1、二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析一、绪论一、绪论三三、平台桩腿性能参数敏感性分析平台桩腿性能参数敏感性分析四四、结论与建议结论与建议圆柱腿自升式平台圆柱腿自升式平台桁架腿自升式平台桁架腿自升式平台一、绪论一、绪论一、绪论一、绪论n 自升式平台工作水深变化大，桩腿结构柔性较大，自升式平台工作水深变化大，桩腿结构柔性较大，在波浪海流等环境载荷作业下会产生较大位移和应在波浪海流等环境载荷作业下会产生较大位移和应力响应，是平台的关键构件之一。力响应，是平台的关键构件之一。n 本文以中深水桁架式自升式平台桩腿为研究对象，本文以中深水桁架式自升式平台桩腿为研究对象，通过通过ANSYSANSYS有限
2、元分析软件，对其进行了静强度分有限元分析软件，对其进行了静强度分析及性能参数敏感性分析。析及性能参数敏感性分析。一、绪论一、绪论二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析三三、平台桩腿性能参数敏感性分析平台桩腿性能参数敏感性分析四四、结论与建议结论与建议二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 平台主体平台主体n 升降系统升降系统n 桩腿桩腿1XYZ AUG 16 200916:17:23ELEMENTS二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析 1 AUG 28 200916:38:16ELEMENTS1 AUG 28 200916:43:32ELEMENTS1 AUG 29 200916:4
3、3:12ELEMENTS水平撑杆水平撑杆水平内撑杆水平内撑杆弦杆弦杆斜撑杆斜撑杆二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析三种常见撑杆形式三种常见撑杆形式K K型型X X型型Inv-KInv-K型型1 AUG 29 200916:29:34ELEMENTS1 AUG 29 200916:32:34ELEMENTS1 AUG 29 200916:40:13ELEMENTS二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n PIPE59PIPE59单元专用于模拟浸没在水中并受波浪、海单元专用于模拟浸没在水中并受波浪、海流力作用的管状结构。流力作用的管状结构。KWAVE波浪理论选择项KCRC波/流交互影响选项
4、DEPTH水深（0）DENSW水密度 w波浪方向Z(j)j点的Z坐标W(j)j点流速 d(j)j点流向Re(k)雷诺数CD(k)拖曳力系数CT(k)切向拖曳力系数T(j)j点温度A(i)波高 (i)波周期(i)波峰相位角WL(i)波长水表参数水表参数二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 计算参数计算参数l桩腿横向间距桩腿横向间距47.3m47.3ml桩腿纵向间距桩腿纵向间距44.3m44.3ml弦杆中心距弦杆中心距9.906m9.906ml节距节距3.658m3.658ml弦杆弦杆3813813232l水平撑杆水平撑杆2192192222l斜撑杆斜撑杆2192192222l水平内撑杆水平
5、内撑杆1681681010l平台总重（自存工况）平台总重（自存工况）9000t9000tl水深水深9090l海流流速海流流速0.77m/s0.77m/sl波高波高9.3m9.3ml周期周期9.6s9.6s二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 加载工况加载工况工况编号工况编号描述描述基本基本工况工况1 1结构自重结构自重2 2设备载荷设备载荷3 3自存下可变载荷自存下可变载荷4 4横向环境载荷横向环境载荷5 5斜向环境载荷斜向环境载荷6 6纵向环境载荷纵向环境载荷组合组合工况工况7 71+2+3+41+2+3+48 81+2+3+51+2+3+59 91+2+3+61+2+3+6二、平台桩
6、腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 计算结果计算结果环境载荷为横向、纵向和斜向时，桩腿最大等效应力。环境载荷为横向、纵向和斜向时，桩腿最大等效应力。环境载荷环境载荷方向方向最大应力最大应力(MPa)(MPa)许用应力许用应力(MPa)(MPa)位置位置横向横向335335487487艏桩弦杆下导向艏桩弦杆下导向斜向斜向404404487487艉右桩弦杆下导向艉右桩弦杆下导向纵向纵向378378487487艉右桩弦杆下导向艉右桩弦杆下导向二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 计算结果计算结果1MNMXXYZ 6101.372E+08.745E+08.112E+09.149E+09.186E+
7、09.223E+09.261E+09.298E+09.335E+09AUG 16 200916:04:05NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.438239SMN =6101SMX =.335E+09横向入射横向入射二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 计算结果计算结果纵向入射纵向入射1MNMXXYZ 12179.420E+08.839E+08.126E+09.168E+09.210E+09.252E+09.294E+09.336E+09.378E+09AUG 16 200916:05:26NODAL SOLUTIONSTEP=1
8、SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.434121SMN =12179SMX =.378E+09二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析n 计算结果计算结果斜向入射斜向入射1MNMXXYZ 12179.420E+08.839E+08.126E+09.168E+09.210E+09.252E+09.294E+09.336E+09.378E+09AUG 16 200916:05:26NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQV (AVG)DMX =.434121SMN =12179SMX =.378E+09n 应力较大部位集中在平台主体与桩腿弦杆接触处
9、。应力较大部位集中在平台主体与桩腿弦杆接触处。n 桁架腿强度满足规范要求，并有较大的储备，对其桁架腿强度满足规范要求，并有较大的储备，对其参数敏感性分析是可行且必要的。参数敏感性分析是可行且必要的。一、绪论一、绪论二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析四四、结论与建议结论与建议三、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析n 最大应力分析目的是确保桩腿结构的强度足以最大应力分析目的是确保桩腿结构的强度足以支持最大设计载荷。在使最大应力保持在容许支持最大设计载荷。在使最大应力保持在容许应力以下的同时，通过要求桩腿支持最大
10、设计应力以下的同时，通过要求桩腿支持最大设计载荷，可实现这一目的。限制的目的是防止发载荷，可实现这一目的。限制的目的是防止发生导致结构失效。因此，本文研究考虑把桩腿生导致结构失效。因此，本文研究考虑把桩腿结构的等效应力为桩腿分析的控制指标。结构的等效应力为桩腿分析的控制指标。三、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析n 海流海流三角流剖面三角流剖面梯形流剖面梯形流剖面一致流剖面一致流剖面流速流速流速水深水深水深三、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析n 不同工况下平台可变载荷变化最大，因此不同工况下平台可变载荷变化最大，因此本文以本文以可变载荷可变载荷作为
11、敏感性分析参数。作为敏感性分析参数。n 其他参数较多包括其他参数较多包括水深水深、弦杆距离弦杆距离、桩腿桩腿间距间距都作为敏感性分析的参数。都作为敏感性分析的参数。三、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析n 桁架腿基本数据桁架腿基本数据密度：密度：7850 kg/m7850 kg/m3 3, ,弹性模量：弹性模量：206.8Gpa206.8Gpan 环境载荷数据环境载荷数据海水密度：海水密度：1025 kg/m1025 kg/m3 3海流流速：海流流速：0.5m/s0.5m/s、0.75m/s0.75m/s、1m/s1m/s、1.25m/s1.25m/sn 水深范围水深范围
12、90m90m、105m105m、120m120m、135m135mn 可变载荷可变载荷3500t3500t、4000t4000t、4500t4500t、5000t5000tn 桩腿间距桩腿间距35m35m、40m40m、45m45m、50m50m、55m55mn 桁架腿几何尺寸桁架腿几何尺寸弦杆距离：弦杆距离：10m10m、11.5m11.5m、13m13m、14.5m14.5m节距：节距：3m3m弦杆：弦杆：381mm381mm32mm32mm水平横撑杆：水平横撑杆：21921922mm22mm水平内撑杆：水平内撑杆：16816811mm11mm斜撑杆：斜撑杆：21921922mm22mm三
13、、平台桩腿性能参数敏感性分析三、平台桩腿性能参数敏感性分析n 水深、可变载荷、桩腿间距和弦杆间距影响桩腿水深、可变载荷、桩腿间距和弦杆间距影响桩腿强度灵敏度较高。强度灵敏度较高。n 弦杆对桁架腿强度贡献较大，这是因为弦杆是桩弦杆对桁架腿强度贡献较大，这是因为弦杆是桩腿结构中主要竖向构件，承受着平台主体自重和腿结构中主要竖向构件，承受着平台主体自重和来自水平方向的环境载荷。来自水平方向的环境载荷。二、平台桩腿强度分析二、平台桩腿强度分析四、结论与建议四、结论与建议三三、平台桩腿性能参数敏感性分析平台桩腿性能参数敏感性分析一、绪论一、绪论四、结论与建议四、结论与建议(1) (1) 静力分析表明，应
14、力较大部位集中在静力分析表明，应力较大部位集中在平台主体与桩平台主体与桩腿弦杆接触处腿弦杆接触处。该部分结构，不仅要承担传递平台。该部分结构，不仅要承担传递平台主体巨大的自重与竖向载荷，又要承受和抵抗水平主体巨大的自重与竖向载荷，又要承受和抵抗水平环境载荷，因此设计时要重点考虑该部分结构。环境载荷，因此设计时要重点考虑该部分结构。(2) (2) 通过参数敏感性分析表明，通过参数敏感性分析表明，弦杆对桁架腿强度贡献弦杆对桁架腿强度贡献最大最大，桩腿设计时弦杆要着重考虑。，桩腿设计时弦杆要着重考虑。(3)(3) 采用的基于参数化建模方法所建立的简化模型是基采用的基于参数化建模方法所建立的简化模型是基本合理的。其一次建模后，通过参数调整实现多种本合理的。其一次建模后，通过参数调整实现多种工况，多种设计方案重复计算，能有效提高计算效工况，多种设计方案重复计算，能有效提高计算效率，减少了重复建模的时间，具有实际工程意义。率，减少了重复建模的时间，具有实际工程意义。谢谢！
