海洋平台受损结构灌浆卡箍力学分析与装置研究

摘要

本课题来源于中海油公司项目“平台水下结构卡箍加固技术研究”，主要目的是研制出海洋平台水下导管架加固装置。该装置可以实现海洋平台水下导管架脆弱节点及受损结构的加固加强工作，为国内海洋平台加固工作提供技术支持。
　　本文通过对卡箍技术以及典型卡箍加固装置研究，结合国内外卡箍水下加固的现状，设计了一套满足卡箍固定要求和节点加固要求的灌浆卡箍总体结构方案。针对卡箍设计方案，提出了灌浆卡箍泥浆力学实验及密封实验方案。
　　本文结合灌浆卡箍结构形式，进行了理论力学分析。包括灌浆卡箍静态强度分析与计算；根据灌浆卡箍水下工作条件，进行了导管架在安装灌浆卡箍前后在均匀外压及均匀轴压作用下的屈曲理论分析，并结合有限元分析软件ANSYS对安装卡箍前后的管件进行了十阶模态的有限元屈曲分析；对有损伤的管件进行了可靠性分析，并与安装有卡箍的损伤管件进行了可靠度的对比。
　　本文对卡箍的整体结构进行设计，包括卡箍机械主体结构、液压伸缩装置结构设计、锁紧装置结构设计，实现了卡箍闭合、锁紧过程的自动化。利用有限元分析软件ABAQUS进行了密封圈的有限元分析及水泥浆配比实验，选取合适的密封材料、尺寸及最佳水泥浆配比方案。
　　根据灌浆卡箍结构设计方案，进行样机加工，结合实验设计方案进行灌浆卡箍泥浆力学性能实验及密封实验，从而验证所设计灌浆卡箍的密封性能及力学承载性能，保证海洋平台的安全性及可靠性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 课题研究背景、目的及意义

1.2 海洋平台受损形式

1.3 海洋平台受损构件修理特点、原则和方案的选择

1.4 海洋平台受损结构维修加固技术

1.5 灌浆卡箍修理国内外发展与研究现状

1.6 论文研究主要内容

第2章 灌浆卡箍加固装置与实验总体方案研究

2.1 引言

2.2 卡箍结构形式

2.3 灌浆卡箍加固装置总体方案研究

2.4 灌浆卡箍装置实验总体方案设计

2.5 本章小结

第3章 灌浆卡箍加固装置力学特性研究与分析

3.1 引言

3.2 灌浆卡箍装置静态强度分析与计算

3.3 管件在均匀外压作用下的屈曲分析

3.4 管件在均匀轴压作用下的屈曲分析

3.5 有损伤管道结构可靠性分析

3.6 本章小结

第4章 灌浆卡箍加固装置总体结构设计

4.1 引言

4.2 灌浆卡箍加固装置总体结构设计

4.3 灌浆卡箍O型密封圈分析及选型

4.4 水泥浆类型选择及成分配比方案

4.5 本章小结

第5章 灌浆卡箍加固装置样机及实验分析

5.1 引言

5.2 灌浆卡箍装置系列样机

5.3 灌浆卡箍密封实验分析

5.4 灌浆卡箍泥浆力学实验分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢