船舶与海洋工程论文 15米水深简易导管架平台设计
浅水导管架平台下沉式防沉板结构设计

浅水导管架平台下沉式防沉板结构设计摘要:防沉板是导管架平台的一个重要功能组件,主要作用是在导管架初始坐底时提供足够支撑,防止导管架在就位时发生超出设计允许下沉或产生不均匀沉降,保证安全。
防沉板结构设计是导管架平台设计中的重要部分,根据水文地质特征正确采用防沉板设计理念和选取结构形式具有重要工程意义。
关键词:浅水导管架;下沉式;防沉板;结构设计引言随着人类生产、生活对石油天然气能源需求的日益增长,海洋工程对老油田开发潜力的进一步发掘和对边际油田的综合利用提出了更高层次要求。
特别是边际油田多是一些中、小型油田或地层复杂及边远的油田,如渤海海底浅层土质较软,广泛分布粉砂及软黏土,且易出现冲刷和沙坡沙脊移动等不良地质,进而影响导管架平台等海上结构物设计和安装,制约着油气资源的经济性开发利用。
防沉板以结构简单、造价低、性能可靠和安装方便的特点被广泛用于海洋结构物的辅助基础结构。
作为临时性支撑结构,在导管架安装过程中发挥着重要作用。
探索新型防沉板形式能够适应特殊区域、不良地质将在近海导管架平台发展、老油田再次开发和边际油田高效利用中带来更多选择。
一、设计理念常见防沉板一般成矩形或三角形布置在导管架底部,与海床泥面平齐,依靠支撑在具有足够承载力储备的海床上提供坐底稳性。
当遇到软弱土承载力十分有限时,导管架安装时可能会产生过度沉降或不均匀沉降,进而影响坐底稳性。
针对不良地质、特殊需求和经济效益,下沉式防沉板具有更好的适用性。
下沉式防沉板与底层框架分离,采用竖向杆件与导管架主体连接,通过调节竖向杆件长度来更好适应不良地质条件下的下沉和不平整等问题。
二、结构特征下沉式防沉板对不良地质具有更好的适用性,这也体现在其较特别的结构特征上,其相对独立,布置较灵活,设计上受主结构制约较低,建造时可避免与主结构干涉、难度降低、工期较短。
但因为脱离导管架下部框架,需要更复杂的结构形式来抵抗外力,以保证自身强度、刚度和稳定性,否则遭受破坏的风险相对增大。
海洋工程平台设计方案书

海洋工程平台设计方案书一、项目背景随着人类对海洋资源的需求不断增加,海洋工程的发展已成为一个重要的领域。
海洋工程平台是进行海洋资源开发和海洋科学研究的重要设施,其设计和建设对于海洋资源的合理利用和保护至关重要。
本项目拟设计一座多功能海洋工程平台,用于进行海洋资源开发、海洋科学研究和环境监测。
二、项目概况1. 位置:海洋工程平台将建设在渤海湾西北部,靠近渤海北岸。
2. 设计目标:(1)开展海洋资源开发和研究;(2)进行海洋环境监测,保护海洋生态环境;(3)服务于海洋科学研究和教育。
三、平台设计方案1. 平台结构设计(1)主体结构采用钢混凝土结构,具有较强的抗风浪能力;(2)平台分上下两层结构,上层主要用于科研实验和观测,下层用于设备存放和维护;(3)平台应具备一定的自稳能力,能够在海洋环境下稳定运行。
2. 设备配置(1)海洋资源开发设备:包括深海钻探设备、海底采矿设备等;(2)海洋科学研究设备:包括海洋生物观测设备、海洋地质勘探设备等;(3)环境监测设备:包括海洋水质监测设备、海洋气象监测设备等。
3. 功能划分(1)科研实验区:用于进行科学实验和观测;(2)设备存放区:用于存放各类设备和工具;(3)生活区:员工休息和生活的区域;(4)管理区:用于管理和指挥平台运行和作业。
4. 安全和环保要求(1)平台应具备一定的抗风浪和抗浪涌能力,以确保平台运行的安全性;(2)平台应配备火灾报警和救生设备,保障工作人员的人身安全;(3)平台作业时必须严格遵守环保法规,防止对海洋生态环境的影响。
四、建设方案1. 设计阶段(1)平台设计方案由专业海洋工程设计团队负责;(2)设计方案应符合国家相关规范和标准,确保平台的安全性和稳定性。
2. 施工阶段(1)平台建设应委托具有一定海洋工程施工经验的企业进行;(2)施工过程中应严格遵守相关施工规范和标准,确保施工质量。
3. 运行阶段(1)运行管理应委托专业的海洋工程运营公司进行;(2)平台运行期间需定期进行设备检查和维护,确保平台的运行正常。
深水导管架平台长桩海上起桩设计

深水导管架平台长桩海上起桩设计
刘顺庆;梁学先;闫庆贺;刘涛
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2017(58)A01
【摘要】相较于浅水导管架平台,深水导管架钢桩具有大直径、大长度、大重量的特点,受浮吊吊高能力的限制, 无法直接由浮吊起桩,需要一些特殊工艺方法.目前国内深水导管架平台钢桩的起桩作业基本均采用浮吊、吊桩器、翻桩器、扁嘴钩、止链器等设备.论文以恩平18-1导管架平台钢桩安装为例,详细介绍了深水导管架长钢桩海上起桩的作业流程,提出了每个作业环节存在的风险,并对整个翻桩过程中钢桩、翻桩器、扁嘴钩以及船尾局部结构的强度进行了校核,为钢桩翻桩施工提供了技术支持,确保了钢桩起桩作业的安全性.
【总页数】6页(P566-571)
【关键词】导管架;钢桩;起桩;扁嘴钩;翻桩器
【作者】刘顺庆;梁学先;闫庆贺;刘涛
【作者单位】海洋石油工程股份有限公司,天津300461
【正文语种】中文
【中图分类】TE542
【相关文献】
1.深水导管架长桩的设计方法 [J], 侯涛;张孝卫;刘洪涛;祝涛
2.较深水导管架钢桩起桩新方法 [J], 刘顺庆;刘涛;梁学先
3.浮式稳桩平台在海上风电深水导管架桩基施工中的应用 [J], 孙海飞[1]
4.深水导管架钢桩运输波浪抨击计算分析 [J], 何敏;朱起东;梁学先;黄山田;李兵
5.“先桩法”深水导管架基础施工中新型浮式打桩定位平台应用关键技术研究 [J], 曹宝勇;丁园园
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海上升压站导管架耳板式吊点设计与强度校核

海上升压站导管架耳板式吊点设计与强度校核李平,高志康,张永飞,周芳(山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250031)摘要:吊点是海上升压站导管架吊装的关键受力结构,合理设计吊点结构并对其进行强度校核是吊装作业顺利完成的保障。
文章以某海上升压站导管架为例,研究了导管架耳板式吊点的设计及理论计算强度校核方法;基于有限元分析技术,通过2种方法模拟导管架的吊点,校核结构强度并探讨筋板布置对主腿受力性能的影响。
结果表明,壳单元模拟的结果偏于保守,合理布置筋板对结构应力集中现象有一定的改善。
关键词:导管架;耳板式吊点;有限元分析;强度校核中图分类号:P75文献标志码:Adoi :10.13352/j.issn.1001-8328.2024.02.013Abstract :The lifting point is the key mechanical structure of jacket hoisting in offshore booster stations.Thereasonable design and strength check of the lifting point structure can ensure successful lifting operation.This paper studies the lifting point design of the jacket lug plate and strength check methods of theoretical calculation taking the jacket of an offshore booster station as an example.Based on the finite element analysis technology ,it adopts two methods to simulate the lifting point of the jacket ,checks the structural strength ,and discusses the influence of re⁃inforcement plate layout on the main leg stress.The results show that the simulation results of shell elements tend to be conservative ,and the rational arrangement of reinforced plates can improve the phenomenon of structural stress concentration.Key words :jacket ;lifting point of lug plate ;finite element analysis ;strength check作者简介:李平(1984-),男,山东济南人,高级工程师,硕士,主要从事海上风电厂、水利水电工程的结构设计工作。
船舶工程论文范文

船舶工程论文范文船舶工程论文范文各位船舶工程专业的同学们,下面是小编带来的船舶工程论文,欢迎各位借鉴哦,请看下面吧!船舶工程论文摘要:随着海运事业的蓬勃发展,各类船舶的不断增多。
如何优化运输产业的布局,对船舶行业来说,船舶的数量的剧增,造成局面紧张从而带来不安全影响,因此,研究船舶运动态势与操纵性的相互关系具有非常重大意义。
关键词:船舶工程;运动态势;操纵性一、船舶运动态势和船舶操纵性的相互关系船舶在弯曲河段、桥区、通航密集区、进出港口,风流、潮汐影响,靠离码头等船舶操纵中,车舵锚缆的配合使用都要受到船舶运动态势的影响。
因此,掌握船舶运动态势对船舶操纵有着重要的作用,正确判断船舶的运动态势有利于船舶操纵,从而在复杂的环境中掌握操纵的主动权。
正确了解船舶的运动态势才能选择有效的操纵方法,掌握了船舶的操纵性就能运用正确的操纵方法去改变船舶的运动态势。
二、判断和掌握船舶运动态势对船舶操纵性的影响在实际的操纵过程中,驾引人员要充分认识到掌握船舶运动态势的复杂性和困难性。
驾引人员如果对船舶运动态势判断不明,船舶周围的环境对船舶运动态势的影响估计不足,如船舶过桥对桥区流态认识不清,通过弯曲航段受风流影响对船舶的横移判断失误,船舶会船的地点不恰当,靠离码头对安全航速的使用不当,瞭望疏忽而造成事故比比皆是。
其中很多是驾引人员对当时船舶运动态势不明确,有危险而不自知,临时措手不及发生事故或险情。
可从以下几个方面来判断和掌握船舶运动态势对船舶操纵性的影响。
(一)船舶浮态对船舶操纵性的影响(1)船舶吃水变化对操纵性的影响①吃水深或重载船舶最明显的特征是螺旋桨水面效应横向力的变化不大。
空载船吃水小,螺旋桨水面效应横向力急剧增加,右旋单桨单舵船需压右舵才能保持船舶稳向航行。
②空载船舶吃水浅,舵叶部分露出水面,由于舵压力与舵叶浸水面积成正比,因此舵效明显下降。
③由船舶操纵性指数K、T值(T=I/N,K=M/N)可知,重载船舶惯性矩I大,追随性指数T大,应舵慢,舵效差;船舶回转后,稳舵比较困难。
海洋平台结构设计 第一章 绪论

张力腿式平台工作原理
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余浮力相 平衡的钻井平台或生产平台。张力腿式平台的重力小于浮力,所相差的力 可依靠锚索向下的拉力来补偿,且此拉力应大于波浪产生的力,使锚索上 经常有向下的拉力,起着绷紧平台的作用。
TLP平台的特点
1. 运动性能好 2. 抗恶劣环境能力强 3. 抗震能力较强 4. 便于移位,可重复使用 5. 造价低
泥浆净化系统
海洋平台公司海洋平台公司
泥浆泵
自升式平台的特点
1. 适用于不同海底土壤条件 2. 适用于相对较大的水深范围 3. 移位灵活方便,便于建造 4. 水深愈大,桩腿愈长,结构强度和稳 性愈差 5. 要求自升式钻井平台既要满足拖航移 位时的浮性、稳性方面的要求,又要满 足作业时稳性和强度的要求,以及升降 平台和升降桩腿的要求。
海洋平台结构设计 绪论
第一章 绪 论
Chapter 1 introduction
第三节 我国海洋石油平台发展概况
• 持续发展阶段(2000~2006年)
我国成功设计与建造的渤海友谊号FPSO的贡献在于 首次将FPSO用于有冰的海域
我国先后完成了渤海长青号、渤海世纪号、渤海 奋进号、海洋石油3号等FPSO的自行设计;完成了 宾果9000系列共4艘超深水半潜式平台的船体建造 以及15万吨、17万吨、21万吨级别FPSO的建造; 初步具备30万吨级别FPSO的船体设计和建造能力
FPSO外形类似油船,但其复杂程 度要远远高于油船,涉及的复杂 系统包括二十几个大类,如:单 点锚泊系统、动力定位系统、油 处理系统、废水处理系统、注水 处理系统和直升机起降系统等, 这类系统在运动型船中很少遇到。 其他的惰性气体发生系统、消防 救生系统、监控系统、发电系统 等都高于运输型船舶的建造要求。
海洋工程设计讲座-固定平台结构设计

问题
结构工程师应该具备哪些技能? 绘图?计算软件?
© Neptune Offshore Engineering Development Co., Ltd.
结构专业在平台设计流程中的位置
仪表通讯
REPORT FOR DECK DESIGN -WEIGHT CONTROL
RPT-CEP-ST-1116
REPORT FOR COMPRESSOR MODULE DESIGN -WEIGHT CONTROL
RPT-CEP-ST-1117
REPORT FOR DECK DESIGN-FIRE/BLAST WALL CALCULATION
组块结构计算基础 总图 确定主要结构支撑,主梁布置,斜撑布置,确定初步草图。 计算模型建立(SACS模型) 其他专业荷载,包括干重,操作重 平台活荷载布置原则(走道,设备维修区,卸货区) 模型加载计算,分析计算结果,调整杆件尺寸。
结构计算初步
#2022
© Neptune Offshore Engineering Development Co., Ltd.
RPT-CEP-ST-1109
REPORT FOR DECK DESIGN - LIFTING PADEYE CALCULATION
RPT-CEP-ST-1110
CRANE SUPPORT FATIGUE ANALYSIS
RPT-CEP-ST-1111
JOINTS AND RINGS COMPUTATION
组块结构
03
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导管架结构
04
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船舶概论第五章:海洋平台设计(海洋平台介绍)

FPSO
FPSO
FPSO
FPSO的主要功能有:
原油生产和污水处理
在FPSO主甲板以上,可根据生产工艺的要求设置 生产甲板。生产甲板就相当于一座陆地处理厂,在 生产甲板上设置油气生产和污水处理所不可缺少的 设备,如加热器、分离器、冷却器、污水脱油装置 、压缩机、输送泵、安全放空装置等,以及为生产 需要的其它配套设施。处理合格的原油进舱储存; 处理达标的生产污水直接排海或作为油田注水的水 源;分离出来的天然气作为发电机和加热锅炉的燃 料,或输送到陆地供客户使用。
各种平台的特点(续9)
3、张力腿式平台
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余 浮力相平衡的钻井平台或生产平台。一般来说,半潜式平台的锚泊定位 系统,都是利用锚索的悬垂曲线的位能变化来吸收平台在波浪中动能的 变化。悬垂曲线链的特征之一是链的下端必须与水底相切,以保证锚柄 不会从水底抬起,这样就可保证锚的抓力。张力腿式平台也是采用锚泊 定位的,但与一般半潜式平台不同,其所用锚索是绷紧成直线的,不是 且悬垂曲线的,钢索的下端与水底不是相切的,而是几乎垂直的。用的 锚是桩锚(即打入水底的桩作为锚用),或重力式锚(重块)等,不是 一般容易起放的转爪锚。张力腿式平台的重力小于浮力,所相差的力可 依靠锚索向下的拉力来补偿,且此拉力应大于波浪产生的力,使锚索上 经常有向下的拉力,起着绷紧平台的作用。
FPSO本身就是一艘大型的船舶,可以有舵,能 自航,也可以无舵,靠拖航就位。该装置通过 固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上 ,可随风浪和水流的作用360°全方位地自由 旋转。
FPSO
FPSO通常与采油平台或海底采油系统组 成一个完整的采油、原油处理、储油和 卸油系统。
工作原理:通过海底输油管线接受从海 底油井中采出的原油,并在船上进行处 理,然后储存在货油舱内,最后通过卸 载系统输往穿梭油轮(Shuttle Tanker)。
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第一章前言随着人类社会的进步,对能源需求益发体现强烈,陆地上所探明的生物资源和化石资源已经很难满足人类对能源的需求了,人们正在一步一步把探寻能源的脚步从大陆延伸到海洋,并以获取油气能源为主要目的,在今后和未来比较长的一段时间内,油气能源将继续在世界能源需求中占主导地位,海洋石油已经成为未来石油资源的主要来源,目前,世界石油工业正面临着巨大的挑战,全球油气储量增长乏力,远远无法弥补每年的产量。
然而全球的油气消耗量仍将以较快的速度增长。
全世界己探明的世界海洋石油储量的80%以上在水深500m以内,其中近一半储量属于边际油田,因此简易平台,尤其是较小型的导管架平台拥有良好的应用前景。
特别的,中国渤海湾西部的浅水海湾,京津的海上门户,华北海运枢纽。
三面环陆,与河北、天津、山东的陆岸相邻,东以滦河口至黄河口的连线为界与渤海相通。
面积1.59万平方公里,约占渤海1/5。
此外,渤海湾湾口亦有从大清河口到黄河口的划法。
海底地势由岸向湾中缓慢加深,平均水深12.5米。
渤海湾盆地中浅层是我国主要的产油气层系之一。
分析了渤海湾盆地深层油气勘探现状和资源前景,认为:渤海湾盆地深层有较好的油气形成条件和较丰富的深层油气资源;因此,加强对渤海湾盆地深层石油和天然气资源的勘探和开发,是该盆地今后一个重要的勘探方向和领域。
其中,设计建造15米水深的简易导管架平台,对渤海湾的油气采集有着既经济有实用的优势。
1947年,出现第一座钢质固定平台,发展很快。
70年代,在美国路易斯安那州墨西哥湾建成了当时世界上最大的钢制固定平台,水深达到312米,经过60多年的发展,钢制导管架平台从设计,预制和海上安装技术已经是一套非常成熟的技术,到目前为止,它仍是海上油田开发应用最广泛的一种类型。
实用最深的水深是460米,其导管架平台上部组块最大重量已达33000吨。
1966年我国第一座固定式海洋平台在渤海湾建成,之后自20世纪60年代开始在渤海湾勘探和开发石油,目前已建成海洋平台100余座,导管架平台所能达到水深与国外尚有一定的差距。
本文进行了15米水深简易导管架平台的设计,内容主要包括以下几个方面:1.根据以确定的15米水深平台、对平台其他主尺度和构件尺寸的进行确定;2.进一步ANSYS在导管架平台中的应用;3.根据所确定的尺寸数据建立适当的ANSYS有限元模型;4.对平台模型加载规定海况的各种载荷工况组合5.对平台模型进行静力分析,动力校核,强度刚度校核,桩基承载计算第二章环境条件及设计依据2.1平台用途及主要功能此平台主要为三桩腿式简易平台,用于开采渤海湾某编辑油田,该油田处水域水深15米,平台主要包括桩腿,导管架,甲班及上部建筑等,甲班及上部设备总重180吨。
2.2环境条件2.2.1 工作水深:油田所处海域水深15m2.2.2 潮位(50年重现期)以渤海平均海平面为0m海平面校核高水位:2.76m校核低水位:-1.32m设计高水位:1.36m设计低水位:-0.68m2.2.3 波浪(50年重现期)最大波高:4.5m最大波高对应周期:8.6s设计波高:3.6m设计波高对应周期:8.2s2.2.4 海流上层流速:1.56m/s中层流速:1.35m/s底层流速:1.12m/s2.2.5 风速波浪作用下:46.9m/s海冰作用下:27m/s2.2.6冰载荷(50年重现期)设计冰厚:0.45m抗压强度2250kPa2.2.7 磨损与腐蚀:飞溅区构件腐蚀裕量: 3mm飞溅区定义标高: -1.68m~+3.22m 冰接触区构件磨损量: 1mm冰接触区标高: -1.06m~+1.72m 2.2.8地基土壤的物理学性质2.2.9 设计依据使用年限:15年,以50年重现期的极端载荷的数据情况为设计依据平台所用钢材桩基础和导管架均用32D ,甲板使用Q-235-A 。
按照规范要求,32D 钢材的屈服应力为315Mpa ,许用应力取189 Mpa ;Q-235-A 钢材的屈服应力为235 Mpa ,许用应力取141 Mpa 。
依据规范:中国船级社《浅海固定平台规范》(2007)API 《浅海钢质固定平台结构设计与建造技术规范》第三章平台选型及主尺度方案一:四桩腿平台方案二:三桩腿节点加厚平台加厚节点设计要求:平台甲板面积14m×12m,承载能力180t。
考虑环境条件及经济效益,四桩腿平台用材较多,作为常规平台已经不适合采用,三桩腿节点加厚平台由于桩腿卷管的不易操作性,且经校核不加厚三桩腿平台已经能够满足设计需求,故采用节点不加厚三桩腿导管架平台:平台甲板高程:9.00 m 工作点高程:5.00 m桩腿导管尺寸为ø1080×25,导管架外尺寸ø1200×20,在后面建模过程中采用桩腿等效壁厚,斜度为1/10。
导管架设3层水平横撑,潮差带不设斜撑,水平横撑尺寸ø600×20,斜撑尺寸为ø400×20。
导管架底部设置防沉板,防沉板厚度为8 mm。
选取摩擦桩桩径为1.08m,则根据CCS规范钢管桩壁的最小厚度t按下式计算:t=6.35+D/100 mm式中D一桩径,mm则取桩壁厚为25 mm > t=6.35+1080/100=17.15 mm。
桩入土深度为35m。
平台甲板采用板、梁结构,面积为14m×12m,甲板板厚为 8mm ,Y向设5根主梁,X向设4根,主梁为600×300×30工字梁次梁为400×200×25。
第四章 环境条件计算4.1 风载荷计算风浪载荷组合时风速采用46.9m/s ,计算风冰组合时风速采用27m/s4.1.1计算公式作用于平台上的风载荷按下式计算:F p A =式中 p —风压;A —结构垂直于风向的投影面积。
载荷作用在上述投影面积的中心位置。
0H S p C C p =其中,结构所承受的风压为:0p 为基本风压,标准高度为海面上10m22010.6132p v v gγ== 式中 H C —风压的高度系数;S C —构件的形状系数。
H C 、S C 取值见下表表4.2构件的形状系数其中h(m)为构件距离海平面的高度4.1.2 计算结果风浪流:风X方向F总=68117N M总=649345 N*m合力作用点高h=649345/68117=9.52m等效载荷:F=68117N M=68117(9.52-9)=35752 N*m 作用点高度距离静水平面9米风冰流:风X方向F总=22593N M总=215188 N*m合力作用点高h=215188/22593=9.52m等效载荷:F=68117N M=22593(9.52-9)=11851 N*m 作用点高度距离静水平面9米风浪流:风Y方向F总=91122 N M总=859334 N*m合力作用点高h=859334/91122=9.43m等效载荷:F=68117N M=91122(9.43-9)=39236 N*m作用点高度距离静水平面9米风冰流:风Y方向F总=30196 N M总=284777 N*m合力作用点高h=284777/30196=9.43m等效载荷:F=30196N M=30196(9.43-9)=13013 N*m作用点高度距离静水平面9米注:为了在强度校核时简化计算并减少应力集中,据力的平移法则,将风载等效为一个集中力外加一个弯矩,作用于导管架顶端,作用点距离静水面高度9米。
表格中的“底部位置”指构件底部距海平面的距离,“合力作用点高度”亦是指该部位构件合力作用点距海平面的高度。
4.2 冰载荷4.2.1 计算公式作用于平台上的冰载荷按中国固定式平台计算公式计算:bh R K mK P e 21=式中 m :桩柱形状系数,圆柱取0.9;1K :局部挤压系数,计算公式; 2K :桩与冰层的接触系数,取0.45; b :桩柱宽度(或直径); h :冰层计算厚度。
4.2.2 计算结果 根据CCS 规范计算;由环境条件:e R =2250kPa ;由设计资料得:b=1.20m h=0.45m 。
则单桩腿所受的冰载荷为:P =0.9×1.7×0.45×1.2×0.45×2250=836.528kN=836528N考虑到群桩产生的遮蔽效应及堵塞作用,遮蔽桩腿受到的冰载荷为:'P =0.3P =836.528×0.3=250.928 kN=250928N据CCS 规范,当桩腿之间总距离L>8D 时不考虑“群桩效应”。
有 8D=8×1.08=8.64m (,D 为桩的直径)依据设计资料,内侧桩泥线处最小间距为5.716×2-1.2=10.232m 10.232m>8.64m ,故不考虑“群桩效应”。
4.3 波浪、流载荷4.3.1 计算公式对小尺度圆形构件,垂直于其轴线方向单位长度上的波浪力f , 当D /L ≦0.2(D 为圆形构件直径,m ;L 为设计波长,m )时,可按Morison 公式计算:uD C u u D C f M D 2421πρρ+=N/m 式4.5 式中: ρ——海水密度,kg/m 3 ;D C ——垂直于构件轴线的阻力系数。
必要时,应尽量由试验确定。
在实验资料不足时,对圆形构件可取D C =0.6~1.0;M C ——惯性力系数,应尽量由试验确定,在实验资料不足时,对圆形构件可取2.0;u ——水质点相对于构件的垂直于构件轴线的速度分量,m/s , u 为其绝对值,当海流和波浪联合对平台作用时,u 为水质点的波浪速度矢量与海流速度矢量之和在垂直于构件方向上的分矢量;u——水质点相对于构件的垂直于构件轴线的加速度分量,m/s 2。
当只考虑海流作用时,圆形构件单位长度上的海流载荷D f 按下式计算: 221C D D AU C f ρ=N/m 式4.6 式中: D C ——阻力系数; ρ——海水密度,kg/m 3; C U ——设计海流速度,m/s ;A ——单位长度构件垂直于海流方向的投影面积,m 2/m 。
设计海流速度采用平台使用期间可能出现的最大流速。
4.3.2 计算结果在ANSYS 程序中,提供了支持圆管形构件的流体静力、动力效应的Pipe59单元,能够有效模拟海洋环境中的导管架结构,所以需要在ANSYS 模型建立之后,将有关波浪和海流参数填入water table 表格中,程序将根据所选用的波浪理论对使用了Pipe59单元的结构进行波浪力及流力的计算。
考虑到所给出的环境资料(H/d>0.2),选用斯托克斯五阶波进行计算,斯托克斯五阶波相关公式如下: 波面方程为:式4.7511cos()n i y n k ηθ==∑迭代求L 、λ方程为:式4.8其中0L 为深水波长式4.9速度势方程为:式4.10相位角为: 式4.11波形系数: 速度势函数:其中 ii A 、ii B 、ii C 、为系数。