导管架设计内容.pdf

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1、第五篇海上平台结构第二章导管架设计第一节结构总体确定一、结构总体布置1.基本原则总体布局合理�传力路径短�构件综合利用性好�材料利用率高�满足其他专业对结构型式的要求。2.一般考虑在进行结构总体布置时�一般应考虑如下几个方面�1�应尽量使杆件在各种受力状态下都能发挥较大作用,杆件数量和规格力求少�结构尽量对称�2�不宜在飞溅区内设置水平构件�3�不宜在冰作用区内设置水平构件和斜撑�4�一般情况下�管节点宜设计为简单节点�5�导管架斜撑的角度�即与水平面夹角�宜在45度左右�6�导管架腿的表观斜度宜在10�17�1�7�隔水导管与结构的连接:如业主没有指定�对于动力响应较明显的平台�如三腿或独

2、腿平台��水上部分�包括在甲板和导管架的水上水平层上��隔水导管和甲板�导管架的连接要用焊接方法固定�水下部分用楔块固定�8�各桩的受力力求均匀�9�对于滑移装船吊装下水型导管架�滑靴的布置与吊点的布置要协调考虑�10�装船滑靴的横向间距的确定应考虑预制场地与运输驳船滑道的间距�11�应考虑钻井�修井的要求。二、结构构件的选取1�结构构件的选取要综合考虑强度、刚度、稳定性和经济性这几方面的因素。2�不论是成品钢管还是卷制钢管�如有可能�尽量减少所用材料的规格。3�对于管型构件的选择要考虑下列因素�1�D/t比�不宜大于60�对于卷制焊接钢管不应小于20�最好大于30�注�D---中性直径�t

3、---壁厚。2�Kl/r�对主要杆件不宜大于120�注�k---有效长度系数�l---侧向无支撑长度�单位为米�m��r---回转半径,单位为米�m�。3�-Y-K节点:主要节点:d/D=0.4∼0.8次要节点:d/D取值可稍小些�注�d---支杆直径�D---弦杆外径。三、结构材料选取1.基本原则结构材料的选取既要考虑强度要求�又要考虑结构工作场所的环境条件�在结构中的部位和可能使用的加工方法等。2.一般考虑结构用钢材基本上全部实现了国产化。因此除业主有特别要求外�一般考虑使用国产钢材�相应的�应使用国家标准。卷制钢管,组合梁的尺寸应满足规格书中规定的有关国内和国外的标准。还应考虑制造商的

4、卷制能力。所选的材料�屈服强度、韧性要求等�及规格、型号必须是能够生产和制造的规格。对国内材料的选取更要注意所选的材料或型号是产品目录中列出及能够生产的。结构分析中使用的屈服强度要与所选用的材料一致。选用钢材时要考虑钢材的冲击试验温度低于预期的最低工作温度以下10℃�30℃�D/t比大于30为20℃�D/t=20�30为30℃�D/t在20以下为10℃�。对于关键管节点部位还要考虑材料的Z向性能。还应注意在同一最小设计温度�气温或水温�下�选用的钢材等级随着材料厚度的不同而有所不同。除了导管架腿上的管节点处使用Z向钢材外�对浅水导管架�暂以50米水深为界��其他位置均不使用�对深水导管架�可

5、根据其结构情况�对其他位置酌情少量使用。对甲板部分�一概不用。3.材料替代经平台作业者的同意和检验机构的认可�可以使用化学成分和机械性能相当、能满足设计要求的其他牌号的钢材替代原设计指定牌号的钢材。四、桩基布置1.与上部荷载的大小有关的设备布置和设备干/湿重上部设备的布置和干湿重直接影响着上部甲板的尺寸�进而影响桩的根数及尺寸大小。上部荷载包括固定荷载和活荷载。固定荷载是指永久放在甲板上的设备的重量。活荷载包括�可能加到平台上或从平台上移走的钻井和采油设备的重量�可能加到平台上或从平台上移走的生活住房、直升飞机场和其他的生活供应设备、救生设备、潜水设备和公用设备的重量�消耗品和储罐中液体重量

6、等等。有活荷载的开敞区域以及为二期设备预留更多空间的悬伸结构也同样影响桩的数量及尺寸。2.在安全系数和桩的极限承载力计算方法的选取上受业主的影响桩的设计贯入深度使桩具有足够的能力�来承受最大的轴向压力和上拔力�并且具有适当的安全系数。贯入深度安全系数是指桩的极限承载力除以桩的允许承载力。APIRP2A中推荐的安全系数不应小于下列的数值。荷载条件安全系数1)设计环境条件加适当的钻井荷载1.52�钻井作业期间的操作环境条件2.03�设计环境条件加适当的采油作业荷载1.54�采油作业期间的操作环境条件2.05�设计环境条件加最小荷载�对上拔情况�1.5安全系数是用来保证桩在受到轴向力作用时设计入土

7、深度处的土体不会受破坏。当然桩体本身的应力也不能太大从而导致桩体材料本身的破坏。桩体本身有安全系数并与土的安全系数相对应。桩体应力的校核可参考AISCPart5中有关章节。在做基础的初步设计之前�对应于每个荷载工况的环境条件和上部荷载都必须经过业主的确认和澄清。业主有时要求设计者多考虑一种设计环境条件或者操作环境条件。目前在海洋石油开发工程中使用的计算桩的极限承载力的方法有API、DnV和λ法。通常情况下�采