老龄自升式平台结构强度及疲劳分析

摘要

目前我国海洋钻井平台大多数服役年限都比较长,有些平台已经达到或超过其设计寿命,正在步入后服役期。这些平台长期在恶劣环境中作业,不可避免地产生各种腐蚀、变形、裂纹和损伤,甚至造成结构破坏,从而降低了平台的工作能力,甚至影响平台的作业安全,因此对老龄平台进行结构强度安全校核是十分必要的。
　　 此外,平台会受到波浪的循环作用,在桩腿结构上会产生循环变化的交变应力。虽然应力水平远低于材料的屈服强度,但是在长期的交变应力作用下,桩腿有可能产生突然性的疲劳破坏。因此对平台桩腿结构进行疲劳分析也有着重要的意义。
　　 本文根据美国近海委员会制定的“GUIDELINES FOR SITE SPECIFIC ASSE-SSMENT OF MOBILE JACK-UP UNITS”,展开某移动式钻井平台的强度与疲劳分析。依据有限元方法,考虑平台钻井和风暴自存工况,建立某自升式平台空间整体板梁组合结构有限元模型。综合考虑风浪流等载荷的不同组合,计算平台不同工况下的应力分布,根据规范要求校核平台主船体结构及桩腿的强度。
　　 考虑钻井作业工况,进行平台模态分析和疲劳分析,确定模态分析得出平台自振特性。考虑平台的动力放大效应和应力集中影响,采用谱分析法,计算由波浪引起的循环载荷作用下平台桩腿结构的累积损伤,进行寿命评估。
　　 研究表明,槽口区和弦杆强度是平台强度的制约因素,平台易与波浪低频成分发生共振。疲劳寿命分析结果表明,受波浪影响,桩腿飞溅区、导向装置连接区域管节点的疲劳损伤最大,疲劳寿命最短,对这些部位的管节点强度应足够重视。