2022超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南

超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南2022年9月PAGE\*romanPAGE\*romanii目錄第1章通則 1第1節(jié)一般規(guī)定 1第2節(jié)規(guī)范和引用文件 1第3節(jié)定義和縮寫 1第2章結(jié)構(gòu)建模 4第1節(jié)一般規(guī)定 4第2節(jié)依據(jù)的圖紙資料 5第3節(jié)平臺結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模擬 6第4節(jié)平臺的荷載模擬 7第5節(jié)建模命名規(guī)則 9第3章靜力分析 11第1節(jié)一般規(guī)定 11第2節(jié)基本工況 11第3節(jié)組合工況 11第4節(jié)結(jié)構(gòu)校核 12第4章地震分析 13第1節(jié)一般規(guī)定 13第2節(jié)樁基線性化 13第3節(jié)模態(tài)分析 13第4節(jié)地震響應(yīng)分析 14第5節(jié)結(jié)構(gòu)校核 14第5章疲勞分析 16第1節(jié)一般規(guī)定 16第2節(jié)樁基線性化 16第3節(jié)模態(tài)分析 17第4節(jié)波浪響應(yīng)分析 17第5節(jié)疲勞壽命計算 17第6章動力響應(yīng)分析 20第1節(jié)一般規(guī)定 20第2節(jié)動力放大系數(shù) 20第3節(jié)響應(yīng)的最可能極值 21第4節(jié)慣性荷載分布 22第7章裝船分析 23第1節(jié)一般規(guī)定 23第2節(jié)導(dǎo)管架強度分析 23第8章運輸分析 23第1節(jié) 一般規(guī)定 23第2節(jié)運輸船總縱強度分析 23第3節(jié) 運動響應(yīng)分析 24第4節(jié) 導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析 24第9章下水與扶正分析 25第1節(jié)一般規(guī)定 25第2節(jié)下水動力分析 26第3節(jié)下水結(jié)構(gòu)分析 26第4節(jié)扶正分析 27第5節(jié)扶正結(jié)構(gòu)分析 27第10章附加分析 28第1節(jié)節(jié)點加強環(huán) 28第2節(jié)裙樁套筒及連接結(jié)構(gòu)局部強度分析 35第3節(jié)渦激振動 35第4節(jié)波浪抨擊 38參考文獻 40超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南1超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南1章通則PAGEPAGE1第1章通則第1節(jié)一般規(guī)定一般要求（300（簡稱“超深水導(dǎo)管架”）的結(jié)構(gòu)分析的指導(dǎo)性文件。本指南提供的推薦方法是非強制性的，但選擇本社提供相關(guān)技術(shù)服務(wù)應(yīng)接受本指南的相關(guān)要求，其它采納本指南的行為應(yīng)自行承擔(dān)所有相關(guān)風(fēng)險。適用范圍本指南適用于采用工作應(yīng)力法進行設(shè)計的超深水導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)建模、在位分析和安裝分析。本指南不包括為進行平臺設(shè)備加載所建的上部組塊結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求。第2節(jié)規(guī)范和引用文件本指南主要參考下列版本的法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)中國國家經(jīng)貿(mào)委海上固定平臺安全規(guī)則，2000APIRP2A-WSDRecommendedPracticeforPlanning，DesigningandConstructingFixedOffshorePlatforms—WorkingStressDesign，2014CCSGD12-2022海洋工程結(jié)構(gòu)物疲勞強度評估技術(shù)指南，2022CCSGD04-2021海洋工程結(jié)構(gòu)設(shè)計和評估環(huán)境條件應(yīng)用指南，2021AISCSteelConstructionManual，9thEditionSpecificationforStructuralSteelBuildings-AllowableStressDesign(ASD)andPlasticDesignwithCommentary，1989AWSD1.1/D1.1MStructuralWeldingCode-Steel2010SNAMERecommendedPracticeforSiteSpecificAssessmentofMobileJack-upUnits，2014A。第3節(jié)定義和縮寫術(shù)語和定義固定平臺持固定的平臺。導(dǎo)管架床上。上部組塊甲板梁、腿柱、桁架等組成。暴露分級是指通過考慮人命安全和失效后果所確定的結(jié)構(gòu)分類等級。飛濺區(qū)飛濺區(qū)是指由于受潮汐、風(fēng)和波浪的影響，平臺干濕交替的區(qū)域。在位分析南涉及的在位分析包括靜力分析、動力響應(yīng)分析、地震分析和疲勞分析。安裝分析分析、下水與扶正分析。名義應(yīng)力力矩，需考慮端部加厚段或錐段影響。護，但不需要大量的維修工作。強度是指材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力。屈服強度是指金屬材料應(yīng)力0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限屈服強度。抗拉強度（或很小塑性變形的脆性材料，它反映了材料的斷裂抗力。應(yīng)力集中系數(shù)是指峰值應(yīng)力和不考慮應(yīng)力集中時的應(yīng)力（即名義應(yīng)力）的比值，它反映了應(yīng)力集中程度。海況是指在特定時間內(nèi)，用以表征固定的隨機過程的海洋波浪條件。有義波高是指海況中1/3最大波的波高平均值。S-N曲線（考慮焊縫剖面和焊趾處不連續(xù)的影響的關(guān)系曲線。主要結(jié)構(gòu)筋等構(gòu)件。附屬結(jié)構(gòu)支撐等。8結(jié)構(gòu)響應(yīng)的最可能極值是指對應(yīng)響應(yīng)峰值概率密度函數(shù)中超越概率約63%的峰值，即3小時的海況中1/1000峰值?？s略詞縮寫英文全稱中文名稱APIAmericanPetroleumInstitute美國石油協(xié)會ISOInternationalOrganizationforStandardization國際標(biāo)準(zhǔn)化組織AISCAmericanInstituteofSteelConstructionInc.美國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會AWSAmericanWeldingSociety美國焊接協(xié)會SCFStressConcentrationFactor應(yīng)力集中系數(shù)DAFDynamicAmplificationFactor動力放大系數(shù)UCUnityChecks應(yīng)力與許用應(yīng)力比值WSDWorkingStressDesign工作應(yīng)力法HATHighestAstronomicalTide最高天文潮MPMMostProbableMaximum最可能的最大值MPMEMostProbableMaximumExtreme最可能的最大極值RAOResponseAmplitudeOperator響應(yīng)幅算子超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南2超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南2章結(jié)構(gòu)建模PAGEPAGE10第2章結(jié)構(gòu)建模第1節(jié)一般規(guī)定一般要求應(yīng)采用經(jīng)認(rèn)可的通用工程軟件建立超深水導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)模型。結(jié)構(gòu)模型應(yīng)采用直角坐標(biāo)系，Z軸向上為正，X、Y為水平軸，Y致，X軸的方向按右手法則確定，坐標(biāo)原點選在海圖水深基準(zhǔn)面上。結(jié)構(gòu)模型應(yīng)采用公制單位制，如重量或荷載：kN；長度或位移：cm、m或應(yīng)力：MPa。和基礎(chǔ)的相互作用。量、附連水質(zhì)量等。APIRP2A-WSD10.4節(jié)的要求對其構(gòu)造和強度進行校核。構(gòu)件模擬規(guī)則截面的構(gòu)件，如下水桁架等，可采用相同截面模量的等效截面進行代替。結(jié)構(gòu)模型應(yīng)考慮飛濺區(qū)內(nèi)構(gòu)件的腐蝕影響，腐蝕裕量應(yīng)由業(yè)主提供，未提供時0.3mm/yr取值，疲勞分析可取一半的腐蝕裕量。5節(jié)。KKAPIRP2A-WSD6.1的規(guī)定。的規(guī)定值。構(gòu)件最大長細比 表桿件類型受壓桿件受拉桿件主要構(gòu)件120200次要構(gòu)件120240206060APIRP2A-WSD3.2.2節(jié)的要求，對構(gòu)件的局部屈曲能力進行評估。8060生局部屈曲。節(jié)點模擬相關(guān)撐桿滿足最小間隙的要求。305mm1/4，取兩者較大值。600值。計算節(jié)點的構(gòu)造能力時，如果撐桿設(shè)置了加厚段，可用撐桿普通段的有效能力進行校核，而非加厚段的有效能力。對由于面內(nèi)撐桿空間布置的限制，需采用兩根撐桿先組成一個節(jié)點再與弦桿相連而形成的非典型節(jié)點，應(yīng)對其局部強度進行校核以表明其具有足夠的節(jié)點能力。荷載模擬和環(huán)境荷載，并進行組合，具體組合原則見相關(guān)分析的章節(jié)。件粗糙度等方面的影響。APIRP2A-WSD表5.2的規(guī)定。1.00.95進行考慮。考慮。水動力系數(shù)Cd，Cm 表分析類型構(gòu)件類型CdCm靜力/地震分析光滑構(gòu)件0.651.6粗糙構(gòu)件1.051.2疲勞分析光滑構(gòu)件0.502.0粗糙構(gòu)件0.802.0APRRP2A-WSD5.4的規(guī)定。第2節(jié)依據(jù)的圖紙資料一般要求應(yīng)依據(jù)業(yè)主提供設(shè)計基礎(chǔ)報告、規(guī)格書、設(shè)計圖紙和重控報告等基礎(chǔ)資料開展等情況。設(shè)計基礎(chǔ)報告設(shè)計基礎(chǔ)報告是開展超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析的重要依據(jù)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)建模前予以提供。參數(shù)、地震參數(shù)、樁土數(shù)據(jù)等。息。輔助扶正方式、就位方式等。設(shè)計基礎(chǔ)報告中應(yīng)包括超深水導(dǎo)管結(jié)構(gòu)所采用的管材、型材的基本信息，包括截面尺寸、屈服強度等。規(guī)格書結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)格書中所明確的依據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)予以滿足。結(jié)構(gòu)模型中的設(shè)計荷載、工況組合、容許應(yīng)力放大系數(shù)等應(yīng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)格書一致?？紤]焊接檢驗規(guī)格書的相關(guān)要求。工況的設(shè)定應(yīng)與裝船規(guī)格書和拖航規(guī)格書一致。設(shè)計圖紙和重控報告結(jié)構(gòu)模型應(yīng)能全面反應(yīng)設(shè)計圖紙所表達的結(jié)構(gòu)特點，依據(jù)的圖紙主要包括：平臺總體布置圖導(dǎo)管架主立面結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)管架下水桁架結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)管架水平層結(jié)構(gòu)圖隔水套管結(jié)構(gòu)圖鋼樁結(jié)構(gòu)圖上部組塊結(jié)構(gòu)圖上部組塊甲板荷載//艇平臺結(jié)構(gòu)圖、防沉板結(jié)構(gòu)圖、帶纜走道結(jié)構(gòu)圖、梯子欄桿結(jié)構(gòu)圖和犧牲陽極布置圖等。與組塊重控報告和導(dǎo)管架的重控報告保持一致。第3節(jié)平臺結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模擬導(dǎo)管架主要結(jié)構(gòu)水平層結(jié)構(gòu)圖和下水桁架圖所涉及的主腿、水平撐、斜拉筋、水平拉筋等。修改模擬局部連接的構(gòu)件截面屬性和彈性模量，使其具有實際相當(dāng)?shù)膭偠取２捎猛碾p層管構(gòu)件模擬導(dǎo)管架裙樁與鋼樁的灌漿時，需注意環(huán)形空間內(nèi)漿的重量可能導(dǎo)致主結(jié)構(gòu)重量與重控報告的偏差，建模時應(yīng)予以注意。1m型。筋交點等應(yīng)設(shè)置成質(zhì)量凝聚點，模態(tài)分析時將根據(jù)保留的自由度形成質(zhì)量陣。LY、LZ位分析結(jié)構(gòu)模型的區(qū)別。樁基、Q-Z、P-Y土壤數(shù)據(jù)所形成的樁-土相互作用文件進行模擬。樁-土相互作用文件中應(yīng)包含鋼樁結(jié)構(gòu)圖中所體現(xiàn)的分段及對應(yīng)的截面尺寸信息，并根據(jù)實際情況考慮端部土塞面積。8倍樁徑時，應(yīng)考慮群樁效應(yīng)對樁基剛度和承載能力的影響。土作用予以考慮。應(yīng)通過承載能力曲線確定樁基的最大抗拉能力和最大抗拔能力。導(dǎo)管架附屬結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架在位分析模型中一般包含服役期中長期存在的附屬結(jié)構(gòu)，如隔水套管、立管、泵護管、靠船件、防沉板等結(jié)構(gòu)，以捕獲波流荷載和浮力的作用。綁扎件、鎖具平臺、臨時輔助結(jié)構(gòu)等。隔水套管與其導(dǎo)向的連接單元應(yīng)根據(jù)實際情況進行自由度釋放，隔水套管與土的相互作用應(yīng)根據(jù)T-Z、Q-Z、P-Y曲線進行模擬。上部組塊實反映平臺的整體剛度。VW50mm75mm。節(jié)點應(yīng)設(shè)置成質(zhì)量凝聚點，模態(tài)分析時將根據(jù)保留的自由度形成質(zhì)量陣。LbLb2倍。第4節(jié)平臺的荷載模擬結(jié)構(gòu)和設(shè)備荷載下的死荷載（結(jié)構(gòu)自重+海生物重浮力，可通過模型所模擬的主結(jié)構(gòu)，設(shè)置不同的水深后由計算程序自動獲取。在結(jié)構(gòu)模型中進行模擬的導(dǎo)管架附屬結(jié)構(gòu)，建議將其密度修正為零，其自重通自動獲取。導(dǎo)管架在位分析中未模擬的附屬結(jié)構(gòu)，應(yīng)通過桿件荷載或節(jié)點荷載的方式施加至合理位置，并考慮其浮力的大小。模態(tài)分析時應(yīng)將未模擬的附屬結(jié)構(gòu)的浮力轉(zhuǎn)化成附連水質(zhì)量進行考慮。隔水套管內(nèi)部鉆桿和泥漿的重量會影響平臺模態(tài)分析時的整體重量，應(yīng)通過修改隔水套管的密度考慮該部分重量。方式施加。中模擬，應(yīng)通過桿件荷載或節(jié)點荷載的方式進行考慮。持一致。系數(shù)進行調(diào)整，以保證上部組塊的總重量、重心范圍與設(shè)計基礎(chǔ)報告的要求保持一致。環(huán)境荷載10m1分鐘最大持續(xù)風(fēng)速。Cd，Cm塊和外部靜水壓潰環(huán)，可在總體波流載荷設(shè)置固定系數(shù)，考慮額外的波浪載荷，一般取5%~10%。計算波浪力時應(yīng)考慮流對波的多普勒效應(yīng)，采用表觀波周期。APIRP2A.3選取合適階Stokes五階波理論來計算二維規(guī)則波浪運動。其他荷載4章。超深水導(dǎo)管架由于結(jié)構(gòu)柔性較大，應(yīng)詳細分析波浪動力響應(yīng)的影響，具體方法6章。7，8，9章。荷載組合不同分析類型的荷載組合方式見相關(guān)章節(jié)的具體要求。第5節(jié)建模命名規(guī)則節(jié)點編號平臺模型的節(jié)點編號應(yīng)能反應(yīng)結(jié)構(gòu)的分類和位置等信息。0，1，2，3……。上部組塊的節(jié)點編號第一位字符設(shè)置成DD1/D2/D3D4/D5/D6依次類推。Q。J2xx2#護管的某節(jié)點。WISHBONE單元節(jié)點的第一位字符設(shè)置為W；火炬臂的節(jié)點第一位字符設(shè)置為FBMA。分組編號groupgroupgroup。group為PL1，PL2，PL3……。導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)的分組編號規(guī)則 表（1）結(jié)構(gòu)類型首字符第二位字符第三位字符主腿L順序取號順序取號腿內(nèi)樁PI順序取號裙樁SK順序取號水平撐H順序取號順序取號斜拉筋X順序取號順序取號靠船件BB順序取號立管RS順序取號立管支撐RU順序取號J型管JT順序取號J型管支撐JU順序取號泵護管PM順序取號續(xù)表（1）泵護管支撐PU順序取號泵護管處導(dǎo)向PG順序取號防沉板MD順序取號裙裝套筒SL順序取號上部組塊主結(jié)構(gòu)的分組編號規(guī)則 表（2）結(jié)構(gòu)類型首字符第二位字符第三位字符主腿D順序取號順序取號主梁M順序取號順序取號次梁I順序取號順序取號斜撐V順序取號順序取號火炬臂F順序取號順序取號生活樓Q順序取號順序取號樓梯等其他附件A順序取號順序取號其他結(jié)構(gòu)的分組編號規(guī)則 表（3）結(jié)構(gòu)類型首字符第二位字符第三位字符隔水套管CN順序取號隔水套管與水平撐的連接結(jié)構(gòu)W.B，對于不同尺寸隔水套管，取WB1、WB2….樁腿間的楔塊連接W.P超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南3超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南3章靜力分析PAGEPAGE12第3章靜力分析第1節(jié)一般規(guī)定一般要求應(yīng)采用經(jīng)認(rèn)可的通用工程軟件進行超深水導(dǎo)管架的靜力分析。承載力進行分析。第2節(jié)基本工況組塊重量載荷組塊重量載荷應(yīng)體現(xiàn)作業(yè)工況、極端工況下組塊最危險的重量、重心組合。載荷進行簡化。以固定鉆采平臺為例，不超過重量、名義重心、重心偏移定義如下：不超過重量為作業(yè)工況、極端工況下的組塊最大載荷；名義重心為作業(yè)工況、極端工況下，修井機不發(fā)生偏移的組塊載荷重心；重心偏移為修井機移動造成的重心位置的最大偏移量。在導(dǎo)管架服役階段，組塊載荷應(yīng)采用組塊最新重量控制報告中的載荷。導(dǎo)管架重量載荷導(dǎo)管架重量載荷應(yīng)包括建模重量和未建模重量，所有重量均應(yīng)考慮相應(yīng)的不確定系數(shù)。對于沒有建模的其他附屬架構(gòu)，應(yīng)通過自定義載荷的方法考慮其重力和浮力。J環(huán)境載荷22.4.2計算超深水導(dǎo)管架平臺的環(huán)境載荷。慣性荷載（極值（6章。第3節(jié)組合工況一般要求（100年重現(xiàn)期（1年重現(xiàn)期/低水位的單極值環(huán)境條件產(chǎn)生的環(huán)境載荷，一般單極值環(huán)境條件包括：最大波浪和對應(yīng)的風(fēng)/海流的環(huán)境條件、最大海流和對應(yīng)的風(fēng)/波浪環(huán)境條件、最大風(fēng)和對應(yīng)的波\海流的環(huán)境條件。（如有/1年重現(xiàn)期的最大波浪和對應(yīng)的風(fēng)進行組合。載荷組合的原則為：按可能的載荷條件進行組合；對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利影響的載荷條件進行組合；活載荷在不同工況條件下的取值不同：在作業(yè)工況條件下，活載荷取100%75%；設(shè)備操作重-100%75%。列舉了通用的載荷組合工況，實際應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)項目特點進行調(diào)整。載荷組合工況表 表基本工況組合工況作業(yè)工況極端工況拔樁工況內(nèi)波工況結(jié)構(gòu)自重（含浮力）1.01.01.01.0設(shè)備干重1.01.01.01.0設(shè)備操作重-干重1.00.750.251.0活載荷1.00.750.251.0鉆修機操作載荷1.0--1.0鉆修機極端載荷-1.01.0-作業(yè)風(fēng)、波、流載荷（單極值）1.0極端風(fēng)、波、流載荷（單極值）-1.01.0-內(nèi)波、作業(yè)波浪及相關(guān)風(fēng)載荷1.0第4節(jié)結(jié)構(gòu)校核一般要求APIRP2A-WSD67章分別對桿件和節(jié)點進行強度校核。50%對于次要節(jié)點，僅需按照名義撐桿載荷進行校核。102節(jié)。應(yīng)分別校核極端工況、作業(yè)工況下鋼樁強度和樁基承載能力。APIRP2A-WSD6章進行校核。1.52.0。超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南4超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南4章地震分析PAGEPAGE13第4章地震分析第1節(jié)一般規(guī)定定義在不超過合理而可能的地震震動水平下，結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯的損傷。動中倒塌，盡管此時可能會發(fā)生結(jié)構(gòu)損壞。的設(shè)計系數(shù)。時程來唯一的描述。響應(yīng)譜：描述了一系列具有不同固有周期但內(nèi)部阻尼相同的單自由度振子對地（自由度）結(jié)構(gòu)的最大響應(yīng)表示。當(dāng)該響應(yīng)用一組平滑線表示時，稱為平滑響應(yīng)譜。強度水平與韌性水平地震分析需考慮強度水平地震和韌性水平地震。200年。同可取為幾百年到幾千年。第2節(jié)樁基線性化一般要求進行多次迭代，直至兩個迭代步之間所獲得的結(jié)構(gòu)固有頻率相差不大。第3節(jié)模態(tài)分析一般要求轉(zhuǎn)模態(tài)。X，Y90%，Z75%。第4節(jié)地震響應(yīng)分析分析基礎(chǔ)使用動力分析程序，如響應(yīng)譜分析或時程分析。結(jié)構(gòu)模型動的排水質(zhì)量。對于沿結(jié)構(gòu)框架及附屬構(gòu)件縱軸方向的運動，其附加質(zhì)量可以忽略。平臺質(zhì)量應(yīng)包括平臺固定重量（包括結(jié)構(gòu)、設(shè)備、附件的重量75%的最大供應(yīng)和儲備載荷。能導(dǎo)致顯著的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，應(yīng)予以考慮。在計算撐桿的動力特性和樁支撐的鋼結(jié)構(gòu)的動力特性時，彈性分析應(yīng)使用臨界5%的統(tǒng)一模型阻尼比。在有確定可靠的資料時，也可使用其他的阻尼比。響應(yīng)分析次組合方法（CQC）來組合各階模態(tài)響應(yīng)，使用平方和的平方根方法（SRSS）來組合各方向響應(yīng)。（X向（Z向進行方向組合。。API2EQ6.2.2來進行。中的所有重量。對于韌性分析，結(jié)構(gòu)模型和土單元模型還應(yīng)包括，在極端載荷變向作用以及軸（視情況而定P-Delta第5節(jié)結(jié)構(gòu)校核強度要求70%。韌性要求0.05g~0.10g（0.10g）范圍內(nèi)的區(qū)域，如果使用架構(gòu)件的所有地震要求均被滿足。否則應(yīng)進行分析以證明導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)-基礎(chǔ)系統(tǒng)具備抵抗罕見強震而不倒塌的能力。節(jié)點校核60%。4.5.2荷或壓縮屈曲載荷。0.05g（5g~0.1g01g超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南5超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南5章疲勞分析PAGEPAGE16第5章疲勞分析第1節(jié)一般規(guī)定5.1.1一般要求對力及桿件響應(yīng)具有足夠的代表性，也可使用其他合理的方法。的海況，應(yīng)考慮動力影響。波浪條件應(yīng)是長期內(nèi)預(yù)期出現(xiàn)的全部海況的集合。為了結(jié)構(gòu)分析的目的，這種散布圖。疲勞分析應(yīng)考慮波浪散布圖的方向性以及平臺方位。作業(yè)水深通常采用平均水深。1.0選取。2%界值。第2節(jié)樁基線性化一般要求的循環(huán)響應(yīng)。通?？刹捎谩捌趽p傷中心”海況條件對應(yīng)的基礎(chǔ)剛度。（占的比例最大低海況波浪。中心損傷波的計算可根據(jù)波浪散布數(shù)據(jù)，按以下公式計算計算中心損傷波的相關(guān)數(shù)據(jù)：=×)/∑(????) (5.2.2?1)=×??????)/∑(????) (5.2.2?2)=×)??×??/(??????) (5.2.2?3)=??×????? (5.2.2?4)=??×(5.2.2?5)說明：1.81.0；——最大波高與有義波高的對應(yīng)系數(shù)，可按相關(guān)規(guī)范規(guī)定選??；——最大波高對應(yīng)周期與跨零周期的對應(yīng)系數(shù)，可按相關(guān)規(guī)范規(guī)定選??；Hcs——中心損傷波的有義波高，m；Hmax——中心損傷波的最大波高，m；Hsi——第i個波浪的有義波高，m；m ——S-N曲線的斜率，無量綱系數(shù)，APIRP2AWJ13；Pi ——第i個波浪出現(xiàn)的概率；Tcz ——中心損傷波的跨零周期，s；Tmax——中心損傷波的最大波高對應(yīng)的波浪周期，s；Tzi i個波浪的的跨零周期，sCCS53節(jié)進行計算。第3節(jié)模態(tài)分析XZ70%。5%～10%，應(yīng)在合理的范圍內(nèi)采用合適的方式通過調(diào)節(jié)質(zhì)量或剛度來實現(xiàn)。第4節(jié)波浪響應(yīng)分析52%5%率，以便準(zhǔn)確捕獲平臺的波浪動力響應(yīng)作用。生成傳遞函數(shù)的波浪序列，其波高的最大值應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。應(yīng)充分考慮總體和局部的應(yīng)力影響。Morison有限元分析各波浪方向下的傳遞函數(shù)，根據(jù)下式得到不同方向不同海況的應(yīng)力響應(yīng)譜：??,??(??)=H??(??)2????,??(??) (5.4.4?1)??,??其中：H??為第i個方向的傳遞函數(shù)，????,??為第i個方向第j個海況的波浪譜。第5節(jié)疲勞壽命計算應(yīng)力集中系數(shù)的熱點應(yīng)力來表示。CCS33.5.222節(jié)。CCS33.5.425節(jié)。對接焊縫（含過渡錐段）CCS《海洋工程結(jié)構(gòu)物疲勞強度評估技術(shù)指南》第3章3.3.1和3.3.2。CCS33.5.5。S-N曲線S-NlgN為橫坐標(biāo)。S-N曲線來反映。S-N曲線的選取參CCS25節(jié)。壁厚效應(yīng)WJ16mm度修正。0.25??=??0(????????/??) (5.5.3?1)式中：????????——參考厚度，16mm；S ——許用應(yīng)力范圍；S-N曲線得出的許用應(yīng)力范圍；t ——待預(yù)測疲勞壽命的桿件壁厚。APIRP2A0.200.15。焊縫改善技術(shù)外形修整，使其成為與母材光滑過度的光滑凹形剖面。CCS823節(jié)。疲勞壽命安全系數(shù)D1.0。（即關(guān)鍵程度2.0位和（或）不可檢測的連接部位，應(yīng)考慮應(yīng)用下表中推薦的安全系數(shù)。疲勞安全系數(shù)表 表5.5.5-1疲勞關(guān)鍵部位可檢測不可檢測否25是5101年的疲勞損傷。累積疲勞損傷結(jié)果F。1 1其中：????,??為不同方向下各海況對應(yīng)的損傷值。

F=D=∑D

i,j

(5.5.6?1)超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南6超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南6章動力響應(yīng)分析PAGEPAGE20第6章動力響應(yīng)分析第1節(jié)一般規(guī)定一般要求當(dāng)設(shè)計海況在接近平臺固有頻率的范圍內(nèi)包含有顯著的波能時，一般3s120m時，需要對固定平臺進行動力響應(yīng)分析。不同海況方向的動力放大系數(shù)和慣性荷載。對超深水導(dǎo)管架平臺的動力響應(yīng)分析應(yīng)采用帶有修正的峰能量的隨機線性波浪。設(shè)計海況的流會通過Morison方程式中的非線性拖曳力項對動力荷載造成影響，應(yīng)在動力分析中予以考慮。載、功能荷載和環(huán)境荷載進行組合。第2節(jié)動力放大系數(shù)系數(shù)。DAFWinterstein/JensenDAF。規(guī)則波數(shù)量。隨機波浪的選取標(biāo)準(zhǔn) 表6.2.3規(guī)則波數(shù)量≥200波高均值0最大波峰高????0.95????√2ln??<??<1.075????√2ln??4 ?? 4標(biāo)準(zhǔn)差σ0.????<σ<1.????99 014 4偏度S?0.03<??<0.03峰度K2.9<??<3.1注：????為有義波高，??=模擬時長/????，對于3小時的模擬時長，N可取為1000。6.3.2應(yīng)采用均值和方差的趨于平穩(wěn)后的波面時程計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)，通常不考慮開始部分的瞬態(tài)時程，瞬態(tài)時程的時長不小于200s。有周期中小者的二十分之一。DAF（基底剪力和傾覆力矩最大值（MPME）按公式（6.2.51）進行計算。=??????????，????

(6.2.5?1)下標(biāo)ds表示靜態(tài)響應(yīng)。以進一步消除隨機性的影響。第3節(jié)響應(yīng)的最可能極值6.3.1Winterstein/JensenMPME值的具體過程如下：1步：計算結(jié)構(gòu)響應(yīng)過程的統(tǒng)計參數(shù)：均值μσ、偏度α3和峰度α4。第2步：構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化響應(yīng)過程，Z=(R?μ)/σ，并利用該過程計算響應(yīng)跨零周期的出現(xiàn)次數(shù)N。對于3小時的模擬時間，N可以假設(shè)為1000。第3步：利用第1步的特征值根據(jù)公式(6.3.1-1)-(6.3.1-3)計算參數(shù)h3，h4，K。 ??3 ?3=4+2√1+1.5(??4?3)

(6.3.1?1)√1+1.5(α4?3)?1h4=18

(6.3.1?2)??=(1+2h32+6h42)?0.5 (6.3.1?3)如果第1步計算得到的峰度α4>5，則需要采用Jensen方法對參數(shù)h3，h4，K進行更新，更新方法如下：(1)構(gòu)件C1，??2，??3的三元非線性方程組σ2 = C12+6C1C3+2C22+15C32σ3α3 = C2(6C12+8C22+72C1C3+270C32)σ4α4 = 60C24+3C14+10395C34+60C12C22+4500C22C32+ (6.3.1?630C12C32+936C1C22C3+3780C1C33+60C13C3(2)設(shè)置C1，??2，??3的初始值，C1=σK(1?3h4)，C2=σKh3，C3=σKh4；(3)求解得到非線性方程組(6.2.5?4)，得到新的C1，??2，??3；(4)更新參數(shù)h3h4K的值，K=(C1+3??3)/σh3=??2/(σK)h4=??3/(σK)。4步：采用公式(6.3.35)U，該值代表零均值高斯過程：??=√2ln(???

3小時

) (6.3.1?5)模擬時間（小時）第5步：采用公式(6.3.3?6)計算轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)化變量的最大可能值Z??????：Z??????=K(U+h3(U2?1)+h4(U3?3U)) (6.3.1?6)第6步：采用公式(6.3.3?7)計算過程的響應(yīng)最可能極值R????????:R????????=μ+σZ?????? (6.3.1?7)第4節(jié)慣性荷載分布DAFMPME計算平臺的慣性荷載分布。上，以獲得盡可能真實的荷載分布。模態(tài)質(zhì)量矩陣為通過模態(tài)分析得到??×??階矩陣，??=3??，iz方向自由度的質(zhì)量凝集點數(shù)量。模態(tài)參與系數(shù)可通過公式（6.4.4-1）計算：????????1??+????????2??=(???????????1)??????????，????????????1????+????????2????=(???????????1)??????????，????????????1??+????????2??=?1)??????????，???? （6.4.4?1）????????1????+????????2????=(???????????1)??????????，????式中：??為質(zhì)量點的垂向坐標(biāo)矩陣，??為質(zhì)量矩陣；????、????、????、????x、y方向一、二階模態(tài)參與系數(shù)；????1、????2、????1、????2x、y方向一、二階振型。慣性荷載的分布可通過公式（6.4.5-1）計算；??????=????????1??+????????2??=????????1??+????????2?? (6.4.5?1)式中：??????，????y為平臺??，??方向慣性力分布荷載。超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南7超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南7章裝船分析PAGEPAGE23第7章裝船分析第1節(jié)一般規(guī)定7.1.1超深水導(dǎo)管架一般采用整體拖拉裝船。本章適用于超深水導(dǎo)管架的拖拉裝船的強度分析。第2節(jié)導(dǎo)管架強度分析裝船結(jié)構(gòu)分析中，導(dǎo)管架和碼頭（或船）管架某些支撐節(jié)點位于碼頭（或船）之間的間隙，該節(jié)點失去支撐而不受力。20~25mm的升沉運動。結(jié)構(gòu)分析需考慮導(dǎo)管架拖拉裝船全過程中處于不同位置的典型工況，并考慮上述7.2.2節(jié)中的高度差。7.2.4APIRP2A-WSD6&7章進行校核。第8章運輸分析第1節(jié)一般規(guī)定一般要求本章為超深水導(dǎo)管架海上運輸分析提供推薦做法，主要內(nèi)容包括運輸船總縱強度分析、導(dǎo)管架和運輸船聯(lián)合體運動響應(yīng)分析、導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)強度分析。CCS4.2節(jié)。CCS4.34.5節(jié)。第2節(jié)運輸船總縱強度分析一般要求縱強度。對于超深水導(dǎo)管架海上運輸，在進行運輸船總縱強度分析時，應(yīng)合理考慮導(dǎo)管架在運輸船上的重量分布方式。超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南第8超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南第8章運輸分析PAGEPAGE24導(dǎo)管架重量分布導(dǎo)管架在運輸船上的重量分布建議考慮如下：建立駁船與導(dǎo)管架之間的垂向連計算。第3節(jié)運動響應(yīng)分析一般要求導(dǎo)管架和運輸船聯(lián)合體的運動響應(yīng)結(jié)果是進行綁扎方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)完整性校核的基礎(chǔ)；可通過水動力分析、模型試驗或使用推薦運動值得到運動響應(yīng)設(shè)計值。（通過審查10%或一個相互認(rèn)可的值。CCS運動響應(yīng)推薦值，需要注意的是此方法得到的運動設(shè)計值偏于保守。水動力分析獲取運動響應(yīng)450°~180°浪向下的船舶運動響應(yīng)分析。水動力分析方法基于二維切片理論/響應(yīng)算子（RA3ME。風(fēng)載引起的運動除考慮波浪誘導(dǎo)運動外，還需考慮風(fēng)載引起的運動。（或縱揺)揺（或縱揺)產(chǎn)生的重力加速度的分量，即橫向（縱向）加速度的增加。1（或縱揺)運動和波浪誘導(dǎo)運動的線性疊加。在穩(wěn)性較好而受風(fēng)面積不大的情況下，如不便計算風(fēng)傾角，可在波浪引起的最2%~3%。第4節(jié)導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析一般要求導(dǎo)管架必須有足夠的強度以承受慣性載荷和風(fēng)載荷，以及外伸出船舶所導(dǎo)致的額外載荷。導(dǎo)管架外伸出船舶的部分在運輸過程中有可能浸沒于水中，遭受波浪砰擊和/上浪產(chǎn)生的載荷，應(yīng)在分析中予以考慮。如導(dǎo)管架外懸入水的情況較為嚴(yán)重，需通過運動分析或試驗方法評估其對導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)的影響。超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南9超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南9章下水與扶正分析PAGEPAGE25柔性變形超深水導(dǎo)管架運輸分析中，應(yīng)對運輸船的柔性變形予以考慮。應(yīng)對導(dǎo)管架和運輸船聯(lián)合體在靜載工況和波浪工況下進行結(jié)構(gòu)分析，獲取運輸船的柔性變形，并在導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析中把柔性變形作為邊界條件考慮。載荷工況載荷工況須考慮各航向下風(fēng)和浪引起的波動載荷及靜載荷的疊加。靜載荷包括重力以及恒定風(fēng)作用下產(chǎn)生的風(fēng)載和風(fēng)傾角效應(yīng)。6的組合。強度校核APIRP2A-WSD6&7章進行校核。第9章下水與扶正分析第1節(jié)一般規(guī)定一般要求本章適用于超深水導(dǎo)管架的滑移下水分析和吊機輔助扶正分析。導(dǎo)管架下水分析和扶正分析通常在靜水中進行，不考慮風(fēng)、浪、流的影響。CCS《大型海工結(jié)構(gòu)物運輸和浮托安裝分析指南》第5.2節(jié)。導(dǎo)管架滑移下水應(yīng)進行導(dǎo)管架下水動力分析（下水軌跡和受力分析敏感性分析。導(dǎo)管架分析要點包括：0.25間隙足夠；導(dǎo)管架在下水過程中的結(jié)構(gòu)強度是否滿足要求；導(dǎo)管架下水過程中速度較快，在拍擊力作用下的桿件強度是否滿足要求。CCS5.2節(jié)。導(dǎo)管架扶正分析導(dǎo)管架扶正分析主要驗證扶正過程中的穩(wěn)性高，泥面間隙和吊機/能滿足要求，同時校核導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)強度。第2節(jié)下水動力分析分析模型導(dǎo)管架水動力、浮力和質(zhì)量模型應(yīng)包括主結(jié)構(gòu)、浮箱和附屬結(jié)構(gòu)。力模型在下水期間應(yīng)按駁船姿態(tài)變化準(zhǔn)確模擬。對駁船和導(dǎo)管架的拖曳力系數(shù)、附加質(zhì)量和阻尼系數(shù)應(yīng)進行精確模擬。分析方法利用專業(yè)軟件對導(dǎo)管架滑移下水進行時域仿真分析，獲取導(dǎo)管架和駁船的運動軌跡、搖臂反力的時間歷程，依據(jù)衡準(zhǔn)校核關(guān)鍵參數(shù)。第3節(jié)下水結(jié)構(gòu)分析分析工況下水過程中，導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)分析需考慮若干個特征時刻作為分析工況。一般選經(jīng)過搖臂銷軸時作為特征時刻進行結(jié)構(gòu)分析。分析模型動力等。導(dǎo)管架和駁船/搖臂之間用大剛度、只可壓縮的彈簧在每個腿節(jié)點處連接；搖臂銷軸處施加垂直于搖臂的固定約束，并在導(dǎo)管架端部施加小剛度的水平彈簧約束。圖給出了導(dǎo)管架轉(zhuǎn)動前、轉(zhuǎn)動時、分離時以及下水后的邊界條件示意圖。圖導(dǎo)管架下水結(jié)構(gòu)分析模型示意圖強度校核APIRP2A-WSD6&7章進行校核。架上每個桿件的入水速度校核砰擊強度。第4節(jié)扶正分析一般要求導(dǎo)管架扶正分析應(yīng)考慮完整工況和艙室破損工況。CCS6.2節(jié)分析準(zhǔn)則。吊機輔助方式的導(dǎo)管架扶正分析方法，可分為靜態(tài)分析和動態(tài)分析。扶正靜態(tài)分析靜態(tài)分析的目的是獲取扶正的操作流程方案，即吊機提升/幅度，并校核其可操作性。（或一步導(dǎo)管架的壓載量和泥面間隙，以及吊機的高度和吊重。扶正動態(tài)分析動態(tài)分析的目的是考察起吊船的波浪誘導(dǎo)運動對扶正的影響。析方法或時域分析方法。第5節(jié)扶正結(jié)構(gòu)分析分析工況考慮扶正過程中若干個特征姿態(tài)作為分析工況進行導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析。分析模型（如進行動態(tài)分析元模擬吊索，在導(dǎo)管架底部水平層或裙裝套管底部施加小剛度彈簧約束。強度校核APIRP2A-WSD6&7章進行校核。超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南10超深水導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)分析指南10章附加分析PAGEPAGE33第10章附加分析第1節(jié)節(jié)點加強環(huán)一般要求節(jié)點加強環(huán)適用于節(jié)點強度不滿足規(guī)范要求的管節(jié)點。3種方法確定節(jié)點加強環(huán)尺寸、數(shù)量：假設(shè)節(jié)點載荷完全由加強環(huán)在彈性范圍內(nèi)抵抗；假設(shè)節(jié)點載荷完全由加強環(huán)在塑性范圍內(nèi)抵抗；假定節(jié)點載荷由簡單節(jié)點強度和加強環(huán)極限能力共同抵抗。方法(3)(2)方法(1)位于兩種方法之間，因此在條件允許的情況下，推薦采用方法(2)確定節(jié)點加強環(huán)的尺寸和數(shù)量。能力上限法概述根據(jù)裝船過程中導(dǎo)管架的位置，節(jié)點撐桿被定義為面內(nèi)撐桿和面外撐桿，圖(1)顯示面內(nèi)撐桿的典型水平視圖，圖(2)顯示了面外撐桿的典型俯視圖。圖(3)顯示了節(jié)點的典型橫截面圖。圖(1)面內(nèi)撐桿的典型側(cè)視圖圖(2)面外撐桿的典型俯視圖圖(3)節(jié)點的典型橫截面圖軸向載荷垂向分量(3)

??=???????1(2??????) (10.1.2?1)????????=??L????????

(??+??????) (10.1.2?2)??????

???? =??L???????? (??

??????+?????) (10.1.2?3)????

????

??????式中：??——至上塑性鉸的角度，°；??L——塑性分析載荷因子，取1.7；????——面內(nèi)撐桿的軸向載荷，kN；??????——面內(nèi)撐桿的直徑，mm；

=cos?? (10.1.2?4)?i——面內(nèi)撐桿的彎矩，包括面內(nèi)彎矩和面外彎矩，m-kN；??????——面內(nèi)撐桿的設(shè)計橫向載荷，kN；??o——面內(nèi)撐桿的軸向載荷，kN；????o——面內(nèi)撐桿的直徑，mm；?o——面內(nèi)撐桿的彎矩，包括面內(nèi)彎矩和面外彎矩，m-kN；????o——面內(nèi)撐桿的設(shè)計橫向載荷，kN。剪切校核加強環(huán)節(jié)點的抗剪切能力校核公式如下：式中：

=+(10.1.2?5)????????????——加強環(huán)節(jié)點的抗剪切能力，kN；???????????——弦桿加厚段的抗剪切能力，????sin??，kN；????????????——加強環(huán)的抗剪切能力，kN；????——加權(quán)平均后的節(jié)點抗剪切能力，kN；=++++????) (10.1.2?6)式中：、??????APIRP2A7.1選?。????、????、????——K、T、X型節(jié)點百分比。=(10.1.2?7)式中：??????——環(huán)的屈服強度，Mpa；???——環(huán)的數(shù)量；????——環(huán)的厚度，mm；??——環(huán)的高度，mm；????????1.01.333抗剪切應(yīng)力比如下：在硬點處的許用載荷

=

(10.1.2?8)所示。硬點示意圖在硬點處的許用載荷由下式確定

1????????=????????????

+

( ) (10.1.2?9)2?????L注：??????用于加強環(huán)側(cè)、撐桿側(cè)的腹板屈服和屈曲校核。腹板屈服和屈曲校核(1)(2)。(1)在加強環(huán)側(cè)腹板屈曲和屈服面(2)在撐桿側(cè)腹板屈曲和屈服面腹板屈服校核①加強環(huán)側(cè)

?? =??

+5

+(10.1.2?10)?????? ??

?? ?? 2=0.66?????????????????????? (10.1.2?11)式中：??wyr——加強環(huán)側(cè)屈服面積，cm2；????????——許用載荷，kN；??????????——加強環(huán)屈服應(yīng)力比。②撐桿側(cè)

=

(10.1.2?12)????????

=

+5

+(10.1.2?13)2=0.66?????????????????????? (10.1.2?14)式中：????????——撐桿側(cè)屈服面積，cm2；??????b——許用載荷，kN；????????b——撐桿側(cè)屈服應(yīng)力比。

??????=????????

(10.1.2?15)腹板屈曲校核①加強環(huán)側(cè)

=(10.1.2?16)?? =0.4??2(1+3

1.5

???????? (10.1.2?17)??????

??????

() )?? ??????=

(10.1.2?18)??????

???????????????——加強環(huán)側(cè)最小承載長度，mm，見圖10.1.2-5；????????——許用載荷，kN；??????????——加強環(huán)側(cè)局部屈曲應(yīng)力比；??——鋼材彈性模量，MPa。②撐桿側(cè)=(10.1.2?19)??????????=0.4??2(1+3??

??????????

1.5)

)√????

????????(10.1.2?20)?????????????????——最小承載長度，mm，見圖????????——許用載荷，kN；??????????——屈曲應(yīng)力比。組合截面的軸向和彎曲能力

=

(10.1.2?21)假設(shè)由組合截面（由弦桿外壁有效長度Le、加強環(huán)組成）承擔(dān)由撐桿傳遞的載荷，如圖(1)。(1)組合截面和有效長度有效長度按照下式進行計算：(2)

L??=1.1(????????)+?? (10.1.2?22)圖(2) 塑性鉸假定位塑性鉸間自由體受力情況如圖(3)所示。(3)塑性鉸間自由體受力組合截面的最大軸向載荷由下式定義：弦桿的極限軸向承載能力為：

=????(10.1.2?23)????????=?????????????=???????????????+L????????????(10.1.2?24)式中：?r——加強環(huán)數(shù)量；??r——加強環(huán)厚度，mm；??yr——加強環(huán)屈服強度，Mpa；??——加強環(huán)厚度，mm；??yc——弦桿屈服強度，Mpa；弦桿內(nèi)軸向載荷應(yīng)力比：????????=(10.1.2?25)圖(3)中的離心率按照下式計算：e=???? (10.1.2?26)?? 2 ??e=???? (10.1.2?27)?? 2 ??式中：x——按照式（10.1.2-29）或（10.1.2-30）選取。最大彎矩由下式定義：? =?+?

=

?

(10.1.2?28)??????

1 2 2

2 ??注：當(dāng)??ui和??uo同號時，出于保守考慮，上式第二項可以忽略。T型截面的極限抗彎能力采用塑性分析方法，T型截面參見圖(4)。(4)T型截面??1=

+2L??

(10.1.2?29)????????2=

+?2?????

(10.1.2?30)當(dāng)??1≤????極限抗彎能力按照下式計算：

????

??????=(10.1.2?31)L??

??2

L?? H?=??

????

+

????

???)2+???????

+

???) (10.1.2?32)?? 2 2 c當(dāng)??1≥????

????

????2 c極限抗彎能力按照下式計算：

??=??2 (10.1.2?33)?=(?????)2+(???

???)2+L??

(?????c)(10.1.2?34)??

c 2

??c???? 2全塑性整體抗彎曲能力參照下式確定：=+=(10.1.2?35)軸向和彎矩能力聯(lián)合應(yīng)力比為：

=??

(10.1.2?36)

=

+????????1.18

(10.1.2?37)下水腿節(jié)點除滿足本節(jié)~要求外，裝船、運輸、下水工況還應(yīng)對下水腿加強環(huán)節(jié)點整體壓潰進行校核，校核方法按照執(zhí)行，但需要基于如下假定：潰校核，并考慮加強環(huán)數(shù)量；按照公