海洋平台设计课程讲义(导管架平台)-甘进
海洋平台的设计、建造和安装
目录
• 海洋平台概述 • 海洋平台的设计 • 海洋平台的建造 • 海洋平台的安装 • 海洋平台的维护与升级
01
海洋平台概述
海洋平台的定义与特点
定义
海洋平台是一种用于海上作业的设施 ，通常由桩基、支撑结构、工作甲板 等组成，可提供海上油气勘探、开发 、生产、处理和储存等功能。
改造设施
根据需求变化，对平台的设施进行改造，增加新的功能或提高现 有设施的效率。
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建造施工
按照设计图纸进行建造，包括 焊接、装配、打桩等工序。
质量检测
对建造完成的平台进行质量检 测，确保符合设计要求和安全
标准。
建造材料与工艺
材料选择
防腐处理
根据平台设计要求和海洋环境条件， 选择合适的建造材料，如钢材、混凝 土等。
对平台进行防腐处理，以提高平台的 耐久性和安全性。
工艺选择
根据平台规模、功能和安全性要求， 选择合适的建造工艺，如预制装配式、 整体打桩式等。
应急处理
针对不同故障制定应急预案，确保在故障发生时能够 迅速损坏的部件进行修复或替换，确保平台恢复正常运 行。
技术升级与改造
升级系统
随着技术的发展，对平台的系统和设备进行升级，提高其性能和 效率。
优化设计
根据实际运行情况和经验反馈，对平台的设计进行优化，改善其 结构、功能和安全性。
防腐设计
针对海洋环境中的腐蚀因素，采取有效的防腐措 施，延长平台使用寿命。
保温、隔热设计
根据平台的使用要求，采取适当的保温、隔热措 施，提高平台的舒适性和节能性。
03
海洋平台的建造
建造流程
01
02
海洋石油平台课程设计
《海洋石油平台设计》课程设计目录第一章综述 (1)1.1 平台概述 (1)1.1.1 海洋平台的分类 (1)1.1.2海洋平台结构的发展历史及现状 (3)1.1.3海洋平台结构的发展趋势 (6)1.2 海洋环境荷载 (7)1.2.1海风荷载 (7)1.2.2海流荷载 (8)1.2.3波浪荷载 (9)1.2.4海冰荷载 (10)1.2.5地震作用 (11)1.3 ANSYS软件介绍 (12)1.3.1 ANSYS 的发展历史 (12)1.3.2 基本功能 (13)1.3.3分析过程 (15)第二章导管架平台整体结构分析 (21)2.1 导管架平台简介 (21)2.2 平台整体模型建立 (21)2.2.1工程实例基本数据: (21)2.2.2平台几何模型的建立 (22)2.3、波流耦合作用下导管架平台整体结构静力分析 (31)2.3.1结构整体静力分析 (31)2.3.2 静力结果分析 (34)2.4 导管架平台整体结构模态分析 (38)2.4.1结构模态计算 (38)2.4.2观察模态分析结果 (39)2.5 波浪作用下平台结构瞬态动力分析 (45)2.5.1瞬态动力分析 (45)2.5.2动力分析结果处理 (49)第三章平台桩腿与海底土相互作用模拟 (55)3.1 基础数据 (55)3.2前处理过程 (56)3.3静力求解计算 (62)3.4 结构模态分析 (70)第四章总结 (77)第一章综述1.1 平台概述海洋平台是一种海洋工程结构物,它为开发和利用海洋资源提供了海上作业与生活的场所。
随着海洋开发事业的迅速发展,海洋平台得到了广泛的应用,如海底石油和天然气的勘探与开发、海底管线铺设、海洋波浪能的利用、建造海上机场及海上工厂等。
目前应用海洋平台最为广泛的领域当属海上油气资源的勘探与开发。
用于海上油气资源勘探与开发的洋平台按功能划分主要分为钻井平台和生产平台两大类,在钻井平台上设有钻井设备,在生产平台上则设有采油设备。
海洋平台规范设计教案
教案总纲一、课程目的任务使学生初步掌握运用海洋平台规范进行设计的方法，加深对规范的理解和认识。
二、教学基本要求使学生了解学习本门课程的意义；了解规范制定的主要依据；规范中主要条款的运用方法；如何运用规范进行平台结构设计。
三、课程内容及学时安排第一章概述 2第二章设计载荷 2第三章设计通则 6第四章自升式平台 4第五章半潜式平台 2第六章坐底式平台 2第七章水密舱壁与深舱舱壁 2第八章课程设计 4四、教学方法及手段根据教室安排情况，尽可能使用多媒体教学。
授课中以讲课与设计实例相结合。
五、教材及主要参考资料中国船级社.海上移动平台入级与建造规范.人民交通出版社，1992.中国船级社.海上移动平台入级与建造规范.人民交通出版社，2005.孙丽萍，聂武编.海洋工程概论.哈尔滨工程大学出版社，1999.李治彬编.海洋工程结构.哈尔滨工程大学出版社，1999.中国船舶工业总公司.船舶设计施用手册-结构分册.国防工业出版社，2000.第一章概述1.1 课程性质介绍本课程主要授课对象；学生未来分配方向-中石油等相关企业；石油工业的开采与发展-开采技术、成本、海洋平台的用途；授课的方式-每次课以几个重点问题进行讨论。
1.2 规范在专业中的地位和作用1)什么是结构规范？结构规范—对船舶（海洋平台）结构及构件的形式、强度、刚度、稳定性以及建造工艺、焊接、材料等做出规定并强制执行的法规。
规范的特点：权威性（强制执行）、合理性、实用性（简单、易懂）。
2)什么是结构规范设计？结构规范设计—以结构规范为设计依据，确定船舶（海洋平台）结构形式、结构布置、构件规格以及结构使用的材料、焊接、建造工艺等，从而使船舶（海洋平台）具备足够的强度、刚度、稳定性的设计方法。
3)规范在专业中的地位和作用规范是专业理论的总结；规范是理论与实践的产物。
4)结构设计的一般步骤确定结构形式（构件的布置）、载荷、简化力学模型、选取构件（带板、剖面模数计算）、计算应力、根据材料和经验确定许用应力、比较二者值得出结论。
导管架式平台
导管架式平台导管架平台的历史和发展进程世界上第一座固定式海洋平台建于1887年，它安装在美国加利弗尼亚的油田上，实际上是一座木结构的栈桥。
二战后，用于战争中的许多先进科学技术成果被应用到海洋开发中。
1947年在美国墨西哥湾水深6米处成功地安装了世界上第一座设备齐全的钢质导管架平台。
开创了海洋开发的新时期。
此后，海洋平台得到了迅速的发展。
上世纪七十年代末，钢制导管架平台已经安装于300多米的海域，而到了1990年具有486米高的巨型导管架平台也已工作与墨西哥湾400多米的水深中。
这种导管架式平台在随后的多年中逐渐地扩展到更深的水域和更恶劣的海洋环境中。
这些平台以勘探、开发海洋资源为主，其中尤以开发、储藏石油和天然气的平台占多数。
自上世纪四十年代美国安装使用了世界上第一座钢质导管架式平台(Steel Jacket Offshore Platform)以来，这种结构已经成为中浅海海洋平台的主要结构型式。
随着海洋石油开发的迅速发展，导管架式海洋平台被广泛用于海上油田开发、海上观光以及海洋科学观测等方面。
迄今为止，世界上建成的大、中型导管架式海洋平台约有2000余座。
工作水深已达到四、五百米。
结构形式“导管架”的取名基于管架的各条腿柱作为管桩的导管这一实际。
固定式钢质导管架海洋平台主要由两部分组成: 一部分是由导管架腿柱和连接腿柱的纵横杆系所构成的空间构架。
腿柱(或称导管)是中空的，钢管桩是一根细长的焊接圆管，它通过打桩的力一法固定于海底，由若干根单桩组成的群桩基础把整个平台牢牢地固定于海床。
腿柱和桩共同作用构成了用来支撑上部设施一与设备的支撑结构:另一部分由甲板及其上面的设施与设备组成，是收集和处理油气、生活及其它用途的场所。
图1-2为典型的导管架式海洋平台结构的示意图。
固定设施的类型：桩基式固定设施、重力式固定设施、人工岛、顺应型平台、简易平台属于桩基式固定设施导管架式平台，主要由四大部分组成：导管架、桩、导管架帽和甲板。
海洋平台结构与强度 第6章 导管架式平台强度分析
第六章 导管架平台强度分析
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(2)活载荷：活载荷为平台使用期间施加于平台上的 载荷，它随平台作业类型的不同而变化，按其时间变 化与作用可分为可变载荷与动力载荷。对于可变载荷 的数值，由于其作用位置变化缓慢，可作为静载荷处 理，它包括； ①钻井和生产设备的重量，这些设备可以移上或移 下平台，并可以在平台上移动； ②生活区、直升机平台的重量，生活供给设备、救 生设备、潜水设备及公用设备的重量，这些设备也可 以移上或移下平台； ③贮藏舱中消耗性的供给物品及液体重量； ④海生物附着和冰的聚积所增加的重量。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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CCS浅海固定平台规范
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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二、 结构的理想化及构件应力计算
导管架结构支承于桩基上，桩基对导管架起 着支承和约束作用，因此在分析导管架平台时，必 须考虑结构—桩—土的共同作用。 在建立计算模型时；目前较常用的方法是将 导管架结构部分理想化为空间刚架，而对桩基部分 则可理想化为等效的直立桩，如图6.1所示。
海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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海洋平台结构与强度，2014秋季，苑博文
第六章 导管架平台强度分析
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上节主要内容
2、半潜式平台结构强度设计谱算法
半潜式平台设计谱法的计算通常可以分为四个 部分： 1、波浪外力分析 2、波浪载荷下的空间刚架计算 3、响应函数计算 4、短期与长期统计预报
海洋平台结构设计-第章--平台甲板结构及附属设施设计课件 (一)
海洋平台结构设计-第章--平台甲板结构及附
属设施设计课件 (一)
海洋平台是用于在海洋上进行能源开发和科学研究的重要工程，平台
甲板结构及附属设施设计是平台结构设计的重要组成部分。
关于海洋
平台结构设计-第章--平台甲板结构及附属设施设计课件，本文进行了
一些总结和归纳。
首先，平台甲板结构应该具备一定的牢固性和承载能力，才能够稳定
的维持平台的使用效率。
对于这一点，要考虑到平台使用环境的不同，如海面的波动大小、海浪的冲击力等等因素。
因此，在平台甲板结构
的设计上，需要充分考虑材料的选择以及各组件的连接方式，确保平
台甲板的刚性和稳定性。
其次，附属设施包括了供应设施、监控设施、消防设施以及生活设施等。
这些设施不仅可以方便平台操作与使用，还能够应对突发事件，
保证员工和环境的安全。
其中，监控设施和消防设施尤为重要，监控
设施可以对平台所在区域进行实时监测，发现危险情况及时处理，而
消防设施则可以有效的防范平台火灾风险，降低平台安全事故发生的
风险。
最后，平台甲板结构和附属设施设计都需要考虑到舒适性，特别是生
活设施的设计，比如宿舍，餐厅，卫生间等。
这些设施的设计需要符
合人性化的标准，不仅要让员工感到舒适便捷，同时还需要符合相关
的安全标准。
综上所述，平台甲板结构及附属设施设计课程为海洋平台设计提供了
有益的指导。
在平台设计中，需要充分考虑到海洋环境的特殊性，同
时为员工提供优秀的工作和生活条件，保证平台在安全、健康和舒适的条件下稳定的发挥出其使用效率。
海洋平台的设计及建造施工
第四章海洋平台的设计及建造施工第一节平台结构设计的一般步骤海洋平台的结构设计首先是根据平台作业海域的环境条件、海底土壤特性、平台的使用要求、安全性、营运性能、建造工艺和维护费用以及业主的期望等选择平台的结构型式方案。
由于平台长期固定或系泊于特定的海域中作业，它不像一般船舶那样，遇到大风浪可以避航，因此，在结构设计中正确的确定海洋环境条件显得非常重要.海洋环境条件一般包括海域的水深、风暴、波浪、海流、潮汐、海底冲刷和滑移、冰情和地震等.这些海洋环境因素对平台的安全和作业效率有极大的影响。
为了设计出满足各项设计条件，同时经济性能优良的平台结构，往往需要选择多种方案进行分析比较,最后选定最佳的方案.因此平台结构设计实际上是一个逐步逼近或试探的过程，例如挪威阿柯（AKER）集团设计的“阿柯—H3”号半潜式平台就选择了A至H的8中方案进行分析、筛选，最后选定了H方案中的第3种修改方案，平台也因而取名为“阿柯—H3”。
一般初步选定一种结构型式,确定平台主要尺寸，具体进行总体布置后，如果是移动式平台则需要进行运动性能和稳性的分析，倘若不满足设计任务要求和有关范围的规定，那么这种结构型式就要被淘汰。
为了进行结构安全性校核，需要进行外载荷计算、强力构件尺寸的初步确定和构件材料的选取等工作，最后进行结构的总体强度分析。
外载荷计算包括确定平台的浮力、结构重量、平台的甲板载荷，由风、浪、流、冰、地震引起的环境载荷等,这些载荷直接影响着构件的布置、连接和尺寸的大小，是决定结构设计优劣的重要因素.对于固定式平台，还需进行桩基计算以及桩—土—结构相互作用的分析。
平台的所有强力构件都必须符合规范的强度标准，否则应修改构件的尺寸和材料品种，直到满足要求为止.在结构强度尺寸确定后应对在总体布置时估算的结构重量进行校核，看其与实际的是否一致，若相差较大还需要进行调整.结构设计的最后一个阶段是局部节点结构设计，平台节点是重要的结构部位,它的强度和施工工艺往往直接影响平台总体结构的寿命.图4—1为平台结构设计的一般流程。
《海洋平台设计原理》课程复习要点
1)海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台？32)海洋平台有哪几种类型？各有哪些优缺点？43)导管架平台的设计参数有哪些？课本474)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？165)桩基是如何分类的？166)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？187)横向载荷作用下单桩的破坏性状有哪些？188)什么是群桩效应？189)设计导管架的基本依据？1510)简述静力计算和动力计算的区别？课本14711)动荷载的种类包括哪些？课本14712)简述海洋平台管节点的设计要求？1213)自升式平台的重量分类有哪些？不同工况下分别有哪些重量组合方式？3014)简述自升式平台从到现场钻井到钻完井离开经历的全部操作程序？2515)半潜式平台的典型设计工况有哪些？3916)简述确定移动式平台排水量的方法？1617)简述移动式平台主尺度的设计步骤？18)活动式平台受到的主要载荷有哪些？1119)设计半潜式平台的关键技术有哪些? 720)设计SPAR平台的关键技术有哪些? 721)海洋平台设计荷载分为哪三类？各类荷载的定义？1122)在导管架平台建造过程中常见的施工载荷有哪些？14 1223)在海洋平台服役过程中常见的使用载荷有哪些？课本1724)试分析活动载荷和固定载荷的不同之处？课本1725)最基本的、起控制作用的荷载组合有哪四种？14 1226)海洋油气开发包括哪几个阶段？海洋油气开发的特点？1227)海上油气集输系统有哪几种类型及各类型的特点和适用范围？1328)导管架平台的特点有哪些，由哪几个部分组成？1429)导管架平台的导管架的主要作用？1430)导管架平台在飞溅区和冰磨蚀区范围杆件的设置要求？1531)导管架平台的设计依据和一般要求有哪些？1532)海洋平台设计可分为哪几个阶段？常用的设计方法有哪些？17 1633)影响管节点疲劳强度的主要因素有哪些？2234)我国获得自升式平台主要方式有哪些？2535)自升式海洋平台的结构组成和拖航方式？2536)自升式平台的强度分析至少应考虑哪几种设计工况？2837)自升式平台桩腿长度如何确定？3438)导管架平台结构设计有哪些原则和特点？39)简述半潜式海洋平台的特点及优势？3540)FPSO的总体布置设计原则有哪些？4541)简述TLP平台结构组成和工作原理? 4542)简述SPA平台的结构组成和工作原理?，4643)海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？544)各种海洋环境荷载对平台结构和工作的影响？45)海洋平台设计中涉及到哪些基础和专业知识？46)未来海洋平台的发展趋势？。