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我國海洋石油、天然氣等資源十分豐富，早在60年代初就開始了海上石油勘探工作，海上石油勘探作業(yè)主要使用各種類型的海上移動式鉆井平臺，海上移動式鉆井平臺是一項綜合性海洋工程，它們既有海洋土木工程的特性，作業(yè)時要求象固定式鉆井平臺那樣穩(wěn)定，又具有船舶工程的特性，漂浮在海上拖航移位時要求具有船舶那樣的性能。而且，還要滿足海洋開發(fā)鉆井作業(yè)要求。由于海上移動式鉆井平臺工作在惡劣的海洋環(huán)境中，且設(shè)計使用的歷史較短，其設(shè)計理論還處于完善階段，尤其是鉆井平臺的強(qiáng)度設(shè)計值得重視。
某型海上自升式移動鉆井平臺，原為開槽式鉆井平臺，由于鉆井設(shè)備固定安裝在開槽處，對多功能鉆井作業(yè)帶來許多不便，為滿足多方面的鉆井要求特將其改造為可移動的懸臂梁式鉆井平臺，將鉆井設(shè)備安裝在懸臂梁頂端，鉆井作業(yè)時可利用懸臂梁的可前后、左右移動性，大幅度擴(kuò)大鉆井作業(yè)范圍，由于平臺結(jié)構(gòu)形式較原先設(shè)計有了較大改變，在鉆井作業(yè)時，致使平臺承受鉆井設(shè)備操作平臺的彎矩大幅度增大，從而發(fā)生了尾部左右兩舷預(yù)壓艙底漏水現(xiàn)象，且經(jīng)多次修復(fù)無效。本文為此對整體進(jìn)行了危險極端工況下的強(qiáng)度有限元分析，找出了艙底破損的原因，并進(jìn)行了合理的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計，取得了滿意的效果。
海上自升移動式鉆井平臺，由近似三角形的平臺體和三根析架式樁腿組成，平臺自上而下依次為平臺底、機(jī)械甲板和主甲板。機(jī)械甲板位于三個升降室之間，其上主要有泥漿泵、泥漿池、發(fā)電機(jī)組、整流裝置等設(shè)備。主甲板上有直升機(jī)平臺、生活區(qū)、管子堆場，尾部為可移動式懸臂梁裝置。根據(jù)原始設(shè)計圖紙和修理改裝圖紙，在建立有限元模型時，將此平臺簡化為板梁組合結(jié)構(gòu)，其中梁元截面性質(zhì)156種、節(jié)點2538個、4414個梁元、2197個板元，非結(jié)構(gòu)承重部分的機(jī)械設(shè)備、固定可變載荷、預(yù)壓水、淡水、鉆井水、燃油等，按實際分布情況作為集中質(zhì)量處理。
載荷是指一切可能影響平臺工作與壽命的載荷，在本文計算中，計算載荷按照規(guī)范(1994年)和CCS規(guī)范(1993年)選取，主要考慮了以下載荷。移動式平臺的作業(yè)極限海況條件為：風(fēng)速43.31 m/s，波浪波高9.1 m、周期9.3 s，海流表層96cm/s、中層90cm/s、底層74cm/s。風(fēng)壓p和風(fēng)載荷P分別按式計算，對任意高度及部位的波浪流的載荷計算由程序采用插值法，根據(jù)有關(guān)規(guī)范自動生成。作業(yè)水深30m，樁腿入泥8m，升船15m，懸臂梁作業(yè)時最大位移尺寸為：縱向離平臺底尾端12.192 m，橫向最大位移作業(yè)距離平臺中線3.66 m，最大大鉤載荷為453.6 t，可變負(fù)荷1270.08t。據(jù)此，將載荷工況分為4種平臺作業(yè)極限載荷工況：(1)平臺體、樁腿自重+主甲板及機(jī)械甲板上的設(shè)備重+固定可變載荷及淡水、燃油、鉆井水等液艙重+鉆臺設(shè)備重及鉆井作業(yè)載荷(懸臂梁伸出最大距離)+東北風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷+一切可能影響計算結(jié)果的可計算載荷。(2)平臺體、樁腿自重+主甲板及機(jī)械甲板上的設(shè)備重十固定可變載荷及淡水、燃油、鉆井水等液艙重+鉆臺設(shè)備重及鉆井作業(yè)載荷(懸臂梁伸出最大距離)+正北風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷+一切可能影響計算結(jié)果的可計算載荷。(3)平臺體、樁腿自重+主甲板及機(jī)械甲板上的設(shè)備重+固定可變載荷及淡水、燃油、鉆井水等液艙重+鉆臺設(shè)備重及鉆井作業(yè)載荷(懸臂梁伸出最大距離，橫向最大偏離平臺中心線)+東北風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷+一切可能影響計算結(jié)果的可計算載荷。(4)平臺體、樁腿自重十主甲板及機(jī)械甲板上的設(shè)備重十固定可變載荷及淡水、燃油、鉆井水等液艙重+鉆臺設(shè)備重及鉆井作業(yè)載荷(懸臂梁伸出最大距離，橫向最大偏離平臺中心線)+正北風(fēng)、浪、流等環(huán)境載荷+一切可能影響計算結(jié)果的可計算載荷。
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