海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全冊(cè)配套完整課件3

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全冊(cè)配套完整課件32海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（DesignofOffshorePlatforms

）第一章緒論第二章設(shè)計(jì)荷載第三章導(dǎo)管架平臺(tái)總體設(shè)計(jì)第四章平臺(tái)甲板結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施設(shè)計(jì)第五章樁基設(shè)計(jì)第六章導(dǎo)管架設(shè)計(jì)第七章樁基平臺(tái)的動(dòng)力分析第八章圓管構(gòu)件的強(qiáng)度及穩(wěn)定計(jì)算海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論本課程主要內(nèi)容Chapter1introduction第九章管節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與疲勞分析第十章移動(dòng)式平臺(tái)加工型式與主尺度第十一章移動(dòng)式船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)第十二章移動(dòng)式平臺(tái)的重量與重心第十三章底撐式平臺(tái)的著底穩(wěn)性第十四章浮動(dòng)式鉆井平臺(tái)的漂浮穩(wěn)性第十五章錨泊系統(tǒng)第十六章移動(dòng)式平臺(tái)設(shè)計(jì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論本課程主要內(nèi)容Chapter1introduction書籍教材：《海洋石油平臺(tái)設(shè)計(jì)》，陳建民主編，石油工業(yè)出版出版社，2012年5月第1版參考資料：《近海工程結(jié)構(gòu)物——導(dǎo)管架平臺(tái)》，姜萌主編，大連理工大學(xué)出版社，2009年8月第1版《船舶與海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)》，楊永祥主編，國防工業(yè)出版社，2008年12月第1版CCS海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范2005，人民交通出版社ABS-RulesForBuildingandClassingMobileOffshoreDrillingUnits2008.海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論定義：海洋平臺(tái)（offshoreplatform）為在海上進(jìn)行鉆井、采油、集運(yùn)、觀測(cè)、導(dǎo)航、施工等活動(dòng)提供生產(chǎn)和生活設(shè)施的構(gòu)筑物，也是移動(dòng)式平臺(tái)、固定式平臺(tái)等的統(tǒng)稱；它由上部結(jié)構(gòu)、設(shè)施與設(shè)備、支承結(jié)構(gòu)等組成。海洋平臺(tái)的定義及其作用

海洋平臺(tái)是進(jìn)行勘探開發(fā)海洋油氣所需的關(guān)鍵裝備之一。第一章緒論Chapter1introduction第一節(jié)海洋石油平臺(tái)的類型海洋平臺(tái)固定式平臺(tái)混凝土重力式平臺(tái)鋼質(zhì)導(dǎo)管架式平臺(tái)坐底式平臺(tái)移動(dòng)式平臺(tái)自升式平臺(tái)鉆井船半潛式平臺(tái)張力腿式平臺(tái)牽索塔式平臺(tái)

導(dǎo)管架平臺(tái)是由打入海底的樁柱來支承整個(gè)平臺(tái)，能經(jīng)受風(fēng)、浪、流等外力作用。由上部結(jié)構(gòu)（即平臺(tái)甲板）和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（包括導(dǎo)管架、樁）組成。

平臺(tái)甲板的尺寸由使用工藝確定；

樁數(shù)、樁長、樁徑由海底地質(zhì)條件及設(shè)計(jì)荷載決定；

導(dǎo)管架立柱的直徑取決于樁徑；

導(dǎo)管架立柱水平支撐的層數(shù)取決于立柱長細(xì)比的要求。一、樁基式導(dǎo)管架平臺(tái)導(dǎo)管架平臺(tái)的特點(diǎn)1.整體穩(wěn)定性好2.

剛度大3.

受季節(jié)和氣候的影響較小4.

抗風(fēng)暴能力強(qiáng)5.

安全可靠6.

結(jié)構(gòu)簡單7.

造價(jià)低上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架平臺(tái)的應(yīng)用

導(dǎo)管架平臺(tái)是在軟土地基上應(yīng)用較多的一種樁基平臺(tái)

工作水深一般在十余米~200m的范圍內(nèi)，也有超過300m的

目前是世界上使用最多的一種平臺(tái)

它是從設(shè)計(jì)理論和建造技術(shù)來看最成熟、通用的平臺(tái)形式

重力式平臺(tái)是依靠自身重量維持穩(wěn)定的固定式平臺(tái)，由上部結(jié)構(gòu)、立柱和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)三部分組成。

重力式平臺(tái)

基礎(chǔ)分為整體式和分離式兩種：（1）整體式基礎(chǔ)一般是由若干圓筒形的艙室組成的大沉墊（2）分離式基礎(chǔ)用若干個(gè)分離的艙室做基礎(chǔ)，它對(duì)地基適應(yīng)性好，受力狀況好二、固定重力式平臺(tái)鋼筋混凝土重力式平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)重力式平臺(tái)鋼和鋼筋混凝土重力式平臺(tái)重力式平臺(tái)的特點(diǎn)1.

海上裝配量少2.

貯油能力強(qiáng)3.

與海底連接程度好4.

抵抗外載能力較高5.

鋼筋混凝土節(jié)約鋼材和提高防腐能力，且不需打樁6.

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)防止基礎(chǔ)艙壁失穩(wěn)上部結(jié)構(gòu)立柱基礎(chǔ)

（1）順應(yīng)塔式平臺(tái)：與固定平臺(tái)相似，均具有支撐水面設(shè)施的導(dǎo)管架鋼制結(jié)構(gòu)；但會(huì)隨水流或風(fēng)荷載移動(dòng)。

水上設(shè)施包括鉆井、生產(chǎn)及生活樓模塊；

支撐結(jié)構(gòu)包括下部與上部兩部分；

下部導(dǎo)管架借助重量，通過2～6個(gè)插入泥面以下數(shù)百英尺的樁固定于海底。

三、順應(yīng)式平臺(tái)水上設(shè)施支撐結(jié)構(gòu)樁順應(yīng)塔式平臺(tái)的應(yīng)用應(yīng)用水深可達(dá)900～1000m,最佳工作水深在200～650m；

整體式基礎(chǔ)多建造在密實(shí)的砂土上；分離式基礎(chǔ)的面積取決于地質(zhì)條件；

立柱的間距隨水深而變，對(duì)地基和水深的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于地質(zhì)條件較差的場(chǎng)合

（2）拉索塔式平臺(tái)：是一種新型的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu),其支承塔架下端著地，上端一般用多根鋼索張緊固定。這種平臺(tái)用料少，工作水深大，適用于大深度水域。

。三、順應(yīng)式平臺(tái)

坐底式平臺(tái)由鉆井駁船發(fā)展而來。該平臺(tái)適用水深為5～30m，且要求海底平坦

工作水深不能調(diào)節(jié)，愈深則所需的立柱愈長，結(jié)構(gòu)愈重愈不經(jīng)濟(jì)，而且立柱在拖航時(shí)升起太高，容易產(chǎn)生事故。已日漸趨于淘汰。四、坐底式鉆井平臺(tái)我國“勝利二號(hào)”步行坐底式鉆井平臺(tái)

組成：一個(gè)上層平臺(tái)和數(shù)個(gè)能夠升降的樁腿工作過程：移航時(shí)樁腿升起，至井位后，船體升高作業(yè)，樁腿下降插入海底適用水深與海底條件：大陸架200m以內(nèi)水深，硬土區(qū)、珊瑚區(qū)、不平整海底樁腿長度是自升式鉆井平臺(tái)的關(guān)鍵參數(shù)樁腿結(jié)構(gòu)形式有柱體式和桁架式兩類常用的樁腿數(shù)量為3根或4根

五、自升式鉆井平臺(tái)平臺(tái)結(jié)構(gòu)樁腿海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司自升式鉆井平臺(tái)示意圖海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司該模塊主要包括以下三部分:1.升降機(jī)構(gòu)(JackingSystem)2.固定框架(FixedFrame)3.樁腿及樁靴(Leg&Spudcan)升降模塊海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司升降機(jī)構(gòu)升降模塊齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司樁腿及樁靴樁腿樁靴樁靴的起吊樁腿的制作升降模塊海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司

該模塊主要包括三大部分： 鉆井系統(tǒng)

懸臂結(jié)構(gòu)

滑移系統(tǒng)鉆井模塊海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司鉆井絞車井架天車游車大鉤固繩錨鉆井模塊鐵鉆工海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司鉆井模塊頂驅(qū)轉(zhuǎn)盤司鉆控制室防噴器滑移系統(tǒng)液壓油缸海洋平臺(tái)公司海洋平臺(tái)公司鉆井模塊泥漿循環(huán)系統(tǒng)泥漿凈化系統(tǒng)泥漿泵自升式平臺(tái)的特點(diǎn)1.

適用于不同海底土壤條件2.

適用于相對(duì)較大的水深范圍3.

移位靈活方便，便于建造4.

水深愈大，樁腿愈長，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)性愈差5.

要求自升式鉆井平臺(tái)既要滿足拖航移位時(shí)的浮性、穩(wěn)性方面的要求，又要滿足作業(yè)時(shí)穩(wěn)性和強(qiáng)度的要求，以及升降平臺(tái)和升降樁腿的要求。

半潛式平臺(tái)是大部分浮體在水面以下的小水線面的移動(dòng)式平臺(tái)，由坐底式平臺(tái)演變而來。由平臺(tái)本體、立柱和下體或浮箱組成。

平臺(tái)本體與下體之間連接的立柱，具有小水線面的剖面，主柱與主柱之間相隔適當(dāng)距離，以保證平臺(tái)的穩(wěn)性；下體間的連接支撐一般都設(shè)在下體上方，當(dāng)平臺(tái)移位時(shí)，可使連接支撐位于水線之上，以減小阻力；平臺(tái)本體高出水面一定高度，以避免波浪的沖擊；下體或浮箱提供主要浮力，沉沒于水下以減小波浪的擾動(dòng)力。

六、半潛式鉆井平臺(tái)半潛式平臺(tái)的特點(diǎn)1.

適用水深：500米～幾千米2.

穩(wěn)性比較好3.

造價(jià)高半潛式鉆井平臺(tái)的類型有許多種，主要差別在于水下浮體的形狀與數(shù)目FPSO概念：

FPSO是英文FloatingProductionShortageandOffloading的縮寫，中文譯為浮式生產(chǎn)、儲(chǔ)油、卸油船。這種船并不是一種真正意義上用于運(yùn)輸?shù)拇?，它兼有生產(chǎn)、儲(chǔ)油、卸油的功能，一般與水下采油裝置和穿梭油船組成一套完整的生產(chǎn)系統(tǒng)，是目前海洋工程船舶中的高技術(shù)產(chǎn)品。

七、鉆井船（FPSO)FPSO外形類似油船，但其復(fù)雜程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于油船，涉及的復(fù)雜系統(tǒng)包括二十幾個(gè)大類，如：單點(diǎn)錨泊系統(tǒng)、動(dòng)力定位系統(tǒng)、油處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、注水處理系統(tǒng)和直升機(jī)起降系統(tǒng)等，這類系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)型船中很少遇到。其他的惰性氣體發(fā)生系統(tǒng)、消防救生系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等都高于運(yùn)輸型船舶的建造要求。鉆井船的特點(diǎn)1.

在鉆井裝置中機(jī)動(dòng)性最好2.

鉆井性能卻比較差3.工作：鉆井船與半潛式鉆井平臺(tái)一樣，鉆井時(shí)浮在水面。井架一般都設(shè)在船的中部，以減小船體搖蕩對(duì)鉆井工作的影響4.適用范圍：適于深水作業(yè)，但需要適當(dāng)?shù)膭?dòng)力定位設(shè)施。鉆井船適用于波高小、風(fēng)速低的海區(qū)FPSO功能

（1）兼有生產(chǎn)和儲(chǔ)油的作用，是一座海上油氣加工廠，具有小至幾千立方米，大到幾百萬立方米的油氣處理能力。（2）是一座儲(chǔ)油輪，目前世界上正在服役的FPSO，其儲(chǔ)油能力已達(dá)35萬噸。（3）適應(yīng)能力強(qiáng)，可在20-1000m水深范圍內(nèi)工作。（4）可省去外輸海底管道，用穿梭油輪將商品油運(yùn)往外地。（5）設(shè)計(jì)重現(xiàn)期高（100年），抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，可長期系泊、連續(xù)工作。鉆井船示意圖張力腿結(jié)構(gòu)示意圖TLP是一種垂直系泊的順應(yīng)式平臺(tái)。它一般由平臺(tái)上體、立柱（含橫撐和斜撐）、下體（沉箱）、張力腿系泊系統(tǒng)和錨固基礎(chǔ)五大部分組成。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)看，TLP就像一個(gè)倒置的鐘擺，是一個(gè)剛性系統(tǒng)和彈性系統(tǒng)兩者綜合的復(fù)雜非線性動(dòng)力系統(tǒng)。八、張力腿式平臺(tái)(TLP)

張力腿式平臺(tái)是利用繃緊狀態(tài)下的錨索鏈產(chǎn)生的拉力與平臺(tái)的剩余浮力相平衡的鉆井平臺(tái)或生產(chǎn)平臺(tái)。張力腿式平臺(tái)的重力小于浮力，所相差的力可依靠錨索向下的拉力來補(bǔ)償，且此拉力應(yīng)大于波浪產(chǎn)生的力，使錨索上經(jīng)常有向下的拉力，起著繃緊平臺(tái)的作用。

張力腿式平臺(tái)工作原理TLP平臺(tái)的特點(diǎn)1.運(yùn)動(dòng)性能好2.

抗惡劣環(huán)境能力強(qiáng)3.

抗震能力較強(qiáng)4.

便于移位，可重復(fù)使用5.

造價(jià)低

Spar平臺(tái)由轉(zhuǎn)盤、浮筒、懸鏈?zhǔn)藉^鏈組成浮筒具有貯油能力與生產(chǎn)設(shè)備；浮筒下一段備有貯油容器；浮筒上面一段設(shè)有轉(zhuǎn)盤，居住艙及工作設(shè)備適用水深：600~3000m垂蕩運(yùn)動(dòng)比半潛式平臺(tái)小具有良好的動(dòng)力穩(wěn)定性有較大的儲(chǔ)油能力經(jīng)濟(jì)性好九、Spar平臺(tái)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論深水浮式平臺(tái)概況第一章緒論Chapter1introduction第二節(jié)世界海洋石油平臺(tái)發(fā)展概況目前全世界已有2300多套水下生產(chǎn)設(shè)施、204座深水平臺(tái)活躍在全世界各大海域平臺(tái)的工作水深和鉆采深度不斷創(chuàng)造新的記錄深水鉆井裝備和鋪管作業(yè)技術(shù)也得到迅速發(fā)展

半潛式平臺(tái)半潛式平臺(tái)的設(shè)計(jì)商半潛式平臺(tái)的建造商半潛式平臺(tái)的建造周期半潛式平臺(tái)的造價(jià)半潛式平臺(tái)的作業(yè)水深半潛式平臺(tái)的技術(shù)水平劃分半潛式平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)半潛式平臺(tái)概況Spar平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)波浪荷載級(jí)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)垂蕩、縱搖運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定性及控制技術(shù)渦激振蕩及控制技術(shù)系泊系統(tǒng)和立管系統(tǒng)的作用與影響Spar平臺(tái)發(fā)展歷程深水Spar平臺(tái)發(fā)展概況Spar平臺(tái)在中國南海的應(yīng)用前景海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論初級(jí)發(fā)展階段（2000年以前）第一章緒論Chapter1introduction第三節(jié)我國海洋石油平臺(tái)發(fā)展概況具有代表性的裝備是研制成功我國第一艘半潛式鉆井平臺(tái)（勘探3號(hào)）我國依靠自行設(shè)計(jì)，先后建成渤海1號(hào)、渤海3號(hào)、渤海5號(hào)、渤海7號(hào)、渤海9號(hào)共5艘自升式鉆井平臺(tái)，建成勝利1號(hào)、勝利2號(hào)、勝利3號(hào)共3艘坐底式鉆井平臺(tái)，以及勘探1號(hào)雙體式自由式浮船、渤海友誼號(hào)FPSO海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論持續(xù)發(fā)展階段（2000~2006年）第一章緒論Chapter1introduction第三節(jié)我國海洋石油平臺(tái)發(fā)展概況我國成功設(shè)計(jì)與建造的渤海友誼號(hào)FPSO的貢獻(xiàn)在于首次將FPSO用于有冰的海域我國先后完成了渤海長青號(hào)、渤海世紀(jì)號(hào)、渤海奮進(jìn)號(hào)、海洋石油3號(hào)等FPSO的自行設(shè)計(jì)；完成了賓果9000系列共4艘超深水半潛式平臺(tái)的船體建造以及15萬噸、17萬噸、21萬噸級(jí)別FPSO的建造；初步具備30萬噸級(jí)別FPSO的船體設(shè)計(jì)和建造能力海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論有所突破階段（2006~2010年）第一章緒論Chapter1introduction第三節(jié)我國海洋石油平臺(tái)發(fā)展概況導(dǎo)管架平臺(tái)的發(fā)展自升式平臺(tái)的發(fā)展半潛式平臺(tái)的發(fā)展鉆井儲(chǔ)油平臺(tái)的發(fā)展深水鋪管船---“海洋石油201”海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論向深水、超深水發(fā)展第一章緒論Chapter1introduction第四節(jié)海洋石油平臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)在2003~2007年的5年中，全球約有580億美元的資金向深海油氣開發(fā)深海油氣鉆采裝備的研制與開發(fā)呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象，鉆井平臺(tái)的工作水深和鉆采深度不斷創(chuàng)造新的記錄海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論向大型化發(fā)展第一章緒論Chapter1introduction深海鉆采裝備呈現(xiàn)出大型化趨勢(shì)，包括甲板可變荷載、平臺(tái)主尺度、載重量、物資存儲(chǔ)能力等各項(xiàng)指標(biāo)都向大型化發(fā)展海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論采用優(yōu)良設(shè)計(jì)和高強(qiáng)度鋼第一章緒論Chapter1introduction優(yōu)良設(shè)計(jì)體現(xiàn)在新型平臺(tái)等裝備的設(shè)計(jì)進(jìn)一步優(yōu)化高強(qiáng)度鋼具有強(qiáng)度高、韌性好、可焊性好等特點(diǎn)，采用高強(qiáng)度鋼盡在海上平臺(tái)和海底管線可明顯節(jié)約鋼材，降低造價(jià)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論以“理解”為主，提倡積極思考與回答問題。

考勤10%回答問題5%作業(yè)15%期末考試(開卷）70%

課程要求第一章緒論Chapter1introduction

課程考核方式第二章設(shè)計(jì)荷載

第一節(jié)設(shè)計(jì)荷載分類

按建造、安裝和使用期間海洋平臺(tái)所經(jīng)受荷載的性質(zhì)對(duì)作用于海洋平臺(tái)上的荷載進(jìn)行分類。設(shè)計(jì)荷載使用荷載

施工荷載

環(huán)境荷載固定荷載活動(dòng)荷載吊裝力裝船力運(yùn)輸力下水力和扶正力地基的反作用力一、使用荷載定義：平臺(tái)在使用期間，除環(huán)境荷載以外的各種荷載。

使用荷載活動(dòng)荷載可變荷載動(dòng)力荷載結(jié)構(gòu)自重固定荷載防腐陽極塊重量附屬結(jié)構(gòu)重量機(jī)械設(shè)備重量管道重量容器重量作用在平臺(tái)水下部分的浮力結(jié)構(gòu)在空氣中的重量可變荷載：荷載的大小或位置隨時(shí)間緩慢變化的荷載，一般按靜荷載處理。動(dòng)力荷載：隨時(shí)間而變化具有顯著的動(dòng)力性質(zhì)的荷載，包括循環(huán)荷載、沖擊荷載及事故荷載。通常把動(dòng)荷載乘以一個(gè)動(dòng)力放大系數(shù)，把動(dòng)荷載轉(zhuǎn)化為等效靜荷載。

對(duì)使用荷載進(jìn)行分類主要在于為構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定設(shè)計(jì)提供最危險(xiǎn)的荷載組合。設(shè)計(jì)時(shí)使用荷載主要包括：甲板荷載、直升飛機(jī)著降荷載、船舶?？科脚_(tái)時(shí)的停靠荷載。1.甲板荷載

（1）甲板荷載主要取決于布置在甲板上的工藝設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、生活和生產(chǎn)設(shè)施，以及其他的備用品和補(bǔ)給品（2）根據(jù)工藝布置繪制甲板荷載分布圖，明確相應(yīng)作業(yè)工況下甲板上各部分的最大均布荷載和集中荷載值

甲板上均布荷載住所、走道≥4kN/m2工作區(qū)≥8kN/m2生產(chǎn)儲(chǔ)存區(qū)≥14kN/m22.直升飛機(jī)著降荷載

（1）直升飛機(jī)著降通常以制造廠家提供的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)

（2）直升飛機(jī)降落荷載約為其最大起飛重量的2～3倍（3）《海上固定平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范》規(guī)定：直升飛機(jī)降落時(shí)的沖擊荷載不得小于直升飛機(jī)最大起飛重量的3倍

沖擊荷載河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院543.船舶?？亢奢d船舶停靠荷載系纜力擠靠力撞擊力由于風(fēng)和流的作用，通過系船纜作用在平臺(tái)上的力由于風(fēng)和流的作用，使?？吭诖a頭的船舶直接作用在平臺(tái)上的力船舶靠岸或在波浪作用下撞擊平臺(tái)時(shí)產(chǎn)生的力（1）系纜力1)風(fēng)產(chǎn)生的系纜力F

（當(dāng)風(fēng)向垂直于船舶縱軸時(shí)）（當(dāng)風(fēng)向垂直于船舶縱軸時(shí)）Kn

——各系船柱受力不均勻系數(shù)F0

——作用于船體上的風(fēng)壓力K

——

船舶的風(fēng)載體型系數(shù)p——

風(fēng)壓強(qiáng)度A

——船舶的空載橫向受風(fēng)面積n

——風(fēng)向垂直船舶縱軸時(shí)，實(shí)際受力的系船柱最少數(shù)目n1——

風(fēng)向平行船舶縱軸時(shí)，實(shí)際受力的系船柱最少數(shù)目ɑ

——

系船纜的水平投影與平臺(tái)靠船裝置前沿線的夾角β

——

系船纜與水平面的夾角

2）海流作用產(chǎn)生的系纜力F

船舶系泊于平臺(tái)時(shí)，作用于船體上的水流力包括形狀阻力和表面摩擦阻力。K

——繞流系數(shù)u——海流速度A

——水線以下船體側(cè)面投影面積L

——最大船長ht——

平均吃水深度γ

——

海流流向與船舶縱軸的夾角a.作用于船體水下部分的形狀阻力FD：K

——繞流系數(shù)u——海流速度A?

——船體浸水部分表面積L

——船長B——

船寬ht——

船舶吃水Cb——

方形系數(shù)b.作用于船體表面的摩擦力Fm：將海流對(duì)船舶的作用力F分解：垂直于船舶縱軸的力F：平行于船舶縱軸的力FT：垂直于船舶縱軸的力FN：平行于船舶縱軸的力F：3）波浪作用下的系纜力F

波浪作用對(duì)系纜力的影響較大，它與波浪要素、船舶動(dòng)力特性有關(guān)。H

——波高F0

——作用于船體上的風(fēng)壓力θ

——

船舶仰俯角L——

最大船長用布賴恩公式對(duì)其值進(jìn)行初步估計(jì)：（2）擠靠力定義：?？吭谄脚_(tái)的船舶受風(fēng)、流或冰的作用，通過防沖設(shè)施傳遞給靠船結(jié)構(gòu)物且方向指向結(jié)構(gòu)物的作用力。

當(dāng)風(fēng)向垂直于船舶縱軸時(shí)的擠靠力Fj：（防護(hù)設(shè)施間斷布置）Kj

——

擠靠力分布不均勻系數(shù)，取為1.1F0

——

作用于船體上的風(fēng)壓力

——

船舶直線段與碼頭接觸的長度n

——

與船舶接觸的防護(hù)設(shè)施數(shù)目

——

各接觸點(diǎn)擠靠力分布不均勻系數(shù)，取為1.3（防護(hù)設(shè)施連續(xù)布置）（3）撞擊力

1）船舶靠泊時(shí)的撞擊力計(jì)算

Cd——

有效動(dòng)能系數(shù)Cs

——

船殼變形系數(shù)，一般取為0.9Cm

——

附加質(zhì)量系數(shù)Ce

——

偏心率，即考慮船舶回轉(zhuǎn)而對(duì)船舶能量的折減系數(shù)r

——

船舶回轉(zhuǎn)半徑L

——

船長a——

船舶重心與撞擊接觸點(diǎn)之間的距離C1

——

平臺(tái)的變形系數(shù)C2

——

防沖設(shè)施的變形系數(shù)C3

——

船體的變形系數(shù)有效動(dòng)能：引起船舶、平臺(tái)及防沖設(shè)施變形的能量。

2）系泊時(shí)波浪作用引起的撞擊力計(jì)算

H

——

船舶?？繒r(shí)，最大波高T

——

船舶停靠時(shí)，波浪的最大周期Δ

——

可能停靠于平臺(tái)的船舶滿載排水量g

——

重力加速度求解撞擊力的關(guān)鍵是確定波浪作用下船舶撞擊結(jié)構(gòu)物的法向速度un。法國平臺(tái)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的計(jì)算船舶最大撞擊力的公式：二、施工荷載定義：平臺(tái)在施工期間所受到的荷載；它是發(fā)生在建造、裝船、運(yùn)輸、下水和安裝等階段的暫時(shí)性荷載。1.吊裝力

確定吊裝力時(shí)，應(yīng)考慮作用于結(jié)構(gòu)上的力的特性。（1）為補(bǔ)償可能發(fā)生在吊點(diǎn)上的任何側(cè)向荷載，應(yīng)加上與靜吊索荷載同時(shí)作用的大小為5%的靜吊索荷載的水平力（2）應(yīng)考慮重物由于運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的動(dòng)力荷載和其它因素引起的額外荷載

（3）對(duì)吊點(diǎn)構(gòu)件設(shè)計(jì)，應(yīng)取荷載系數(shù)去乘所得到的靜荷載

吊裝力荷載系數(shù)開敞無掩護(hù)海區(qū)吊點(diǎn)2直接與吊點(diǎn)連接的構(gòu)件1.35傳遞提升力的構(gòu)件近岸有掩護(hù)海區(qū)吊點(diǎn)1.5直接與吊點(diǎn)連接的構(gòu)件1.15傳遞提升力的構(gòu)件2.裝船力

裝船包括吊裝裝船和滑移裝船。（1）吊裝裝船：將結(jié)構(gòu)物直接吊裝到駁船上（2）滑移裝船：用滑道或軌道臺(tái)車把結(jié)構(gòu)物水平移到駁船上

應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)物在滑移過程中的可能出現(xiàn)的最不利的支撐情況計(jì)算支撐力，校核其強(qiáng)度和穩(wěn)定，尚應(yīng)計(jì)算開始移動(dòng)時(shí)所需的水平力。3.運(yùn)輸力

應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸方式、作業(yè)時(shí)的海況、氣象條件計(jì)算運(yùn)輸力。4.下水力和扶正力

（1）結(jié)構(gòu)物下水期間要考慮結(jié)構(gòu)重力、慣性力、浮力、水阻力、搖臂支撐力（2）扶正力：浮吊吊裝時(shí)結(jié)構(gòu)物所受的力

注：（1）在海洋環(huán)境下施工，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的固定荷載、最大臨時(shí)荷載和環(huán)境荷載進(jìn)行適當(dāng)組合后對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核（2）施工荷載一般不屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制荷載，故通常采取臨時(shí)性措施來滿足5.地基的反作用力（1）大多數(shù)導(dǎo)管架扶正后，導(dǎo)其底部配置有防沉板（2）結(jié)構(gòu)防沉板設(shè)計(jì)應(yīng)使地基承載力滿足一定的安全系數(shù)要求，一般取為2.0（3）防沉板應(yīng)具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以承受地基的反作用力三、環(huán)境荷載定義：由風(fēng)、浪、流、冰和地震施加到平臺(tái)結(jié)構(gòu)上的荷載。

海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)在環(huán)境荷載作用下，發(fā)生過許多重大災(zāi)難性事故。1961年，美國新澤西州近海TEXAS平臺(tái)被暴風(fēng)摧毀，死亡28人；1979年，我國的自升式鉆井平臺(tái)渤海2號(hào)在移位過程中，因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而翻沉，死亡70余人；1980年，北海挪威EKOFISK油田的一座半潛式平臺(tái)ALEXANDERKIELLAND號(hào)因結(jié)構(gòu)疲勞破壞發(fā)生傾覆，死亡120人；1981年，在加拿大東部近海，一座半潛式平臺(tái)鉆井平臺(tái)在風(fēng)暴中失事，死亡數(shù)十人。因此，充分認(rèn)識(shí)海洋結(jié)構(gòu)所處海洋環(huán)境的特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn),并且合理評(píng)估鉆井平臺(tái)荷載,是十分必要的。環(huán)境荷載：直接或間接由于環(huán)境作用引起的荷載。

（一）風(fēng)荷載

（二）波浪荷載

（三）海流荷載

（四）冰荷載

（五）地震荷載（一）風(fēng)荷載風(fēng)是空氣的流動(dòng)，風(fēng)的強(qiáng)弱以風(fēng)速大小表示。具有一定速度的風(fēng)受到結(jié)構(gòu)物阻擋時(shí)即對(duì)之產(chǎn)生作用力。作用于海洋結(jié)構(gòu)上的有水平風(fēng)力和風(fēng)力矩。下面介紹如何確定設(shè)計(jì)風(fēng)速及由風(fēng)速推算風(fēng)荷載大小的辦法。1.設(shè)計(jì)風(fēng)速的確定《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范（2005年）》中確定設(shè)計(jì)風(fēng)速選取標(biāo)準(zhǔn)是：無限航區(qū)作業(yè)平臺(tái)，最小設(shè)計(jì)風(fēng)速分別為100kn和70kn：（1）自存工況風(fēng)速:51.5m/s(100kn×1.853×1000/3600=51.47（m/s)（2）正常作業(yè)工況：36m/s(70kn)對(duì)于具有作業(yè)限制附加標(biāo)志的平臺(tái)，其正常作業(yè)工況的風(fēng)速可以減小，但不應(yīng)該小于25.8m/s。按照實(shí)際海域的觀測(cè)資料確定風(fēng)速，取重現(xiàn)期為50年的風(fēng)速。當(dāng)無條件進(jìn)行海、陸大風(fēng)風(fēng)速間相關(guān)分析時(shí)，可用陸上風(fēng)速乘以風(fēng)速增大系數(shù)代替海上風(fēng)速。海上風(fēng)速與陸上風(fēng)速之間關(guān)系可以查表確定，一般海上風(fēng)速為陸上風(fēng)速的1.1~1.3。2.風(fēng)荷載風(fēng)荷載包括風(fēng)的拖曳力和升力。（1）基本風(fēng)壓p0的確定

海平面以上10m處的風(fēng)壓值為基本風(fēng)壓p0。計(jì)算公式為:

u--設(shè)計(jì)風(fēng)速，或者經(jīng)觀測(cè)資料分析得到的50年重現(xiàn)期風(fēng)速（2）風(fēng)荷載-拖曳力

影響風(fēng)荷載的兩個(gè)因素：

風(fēng)速受到海洋表面粗糙度的影響；離海平面越近，風(fēng)速越低。1）高度因素——風(fēng)壓高度變化系數(shù)kz

計(jì)算結(jié)構(gòu)物不同高度處的風(fēng)壓強(qiáng)時(shí)，需乘以風(fēng)壓高度系數(shù)，表示實(shí)際高度位置風(fēng)壓與海面以上10米處風(fēng)壓的倍數(shù)。2）構(gòu)件的外形因素:風(fēng)載體型系數(shù)K風(fēng)載體型系數(shù)系數(shù)K表示構(gòu)件對(duì)風(fēng)的阻擋效應(yīng)，即風(fēng)吹到結(jié)構(gòu)物表面引起的實(shí)際風(fēng)壓與按結(jié)構(gòu)物輪廓擋風(fēng)面積計(jì)算所得到的理論風(fēng)壓的比值。主要與結(jié)構(gòu)物的體型、尺度有關(guān)。規(guī)范中給出的風(fēng)荷載計(jì)算公式為：

式中:——風(fēng)壓高度系數(shù)

——風(fēng)載體型系數(shù)

——基本風(fēng)壓

——受風(fēng)作用的輪廓面積

按照風(fēng)壓中心到海平面以上的高度選取風(fēng)壓高度變化系數(shù)

風(fēng)載體型系數(shù)（3）考慮脈動(dòng)風(fēng)壓的風(fēng)荷載計(jì)算對(duì)于平臺(tái)上高聳結(jié)構(gòu)，其柔性較小，某些風(fēng)速作用下誘發(fā)風(fēng)激振動(dòng)。比如，渤海4號(hào)為桁架式樁腿，設(shè)計(jì)水深91.5米，在渤海灣作業(yè)時(shí)，由于樁腿外伸出船體數(shù)十米，曾發(fā)生過嚴(yán)重的風(fēng)激振動(dòng)現(xiàn)象。所以對(duì)樁腿一類高聳柔性結(jié)構(gòu)，考慮風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)是需要的，而不能僅僅考慮靜風(fēng)力。風(fēng)速隨時(shí)間變化，是時(shí)間的函數(shù)，因此風(fēng)壓力本質(zhì)上是動(dòng)荷載。由于高聳結(jié)構(gòu)比如樁腿基本自振周期較長，在風(fēng)荷載作用下具有明顯的動(dòng)力效應(yīng)。當(dāng)高聳結(jié)構(gòu)基本自振周期

這種動(dòng)力作用就不容忽視。結(jié)構(gòu)動(dòng)風(fēng)荷載應(yīng)按下式計(jì)算

式中,——風(fēng)振系數(shù)。一般可按照下表取值：

（4）風(fēng)的升力計(jì)算

對(duì)于大面積的平面結(jié)構(gòu)，如直升機(jī)平臺(tái)甲板，風(fēng)對(duì)其作用一方面引起風(fēng)向的拖曳力，此外引起垂直于結(jié)構(gòu)表面的作用力，稱為升力。

風(fēng)向

風(fēng)的升力

風(fēng)的升力示意圖

特別當(dāng)平臺(tái)傾斜時(shí)，升力的作用影響移動(dòng)式平臺(tái)的穩(wěn)性，甚至導(dǎo)致傾覆。升力的計(jì)算公式為：

式中，為升力系數(shù)；其余符號(hào)意義同前。在DNV規(guī)范中，給出了不同結(jié)構(gòu)形狀的升力系數(shù)，可供計(jì)算時(shí)使用。

在工程設(shè)計(jì)中：

（1）風(fēng)的長周期變化一般是按靜態(tài)處理

（2）風(fēng)的短周期脈動(dòng)效應(yīng)按準(zhǔn)動(dòng)態(tài)處理（3）當(dāng)風(fēng)作用在高而細(xì)的柔性建筑物上時(shí)，需要考慮風(fēng)的動(dòng)力效應(yīng)

風(fēng)荷載流體的粘滯性引起流體運(yùn)動(dòng)慣性、結(jié)構(gòu)物存在引起粘滯效應(yīng)結(jié)構(gòu)物與流體自由表面之間作用繞射效應(yīng)結(jié)構(gòu)物對(duì)入射波浪的散射作用阻力（或稱為速度力、拖曳力附加質(zhì)量效應(yīng)質(zhì)量力（或稱為慣性力散射效應(yīng)自由表面效應(yīng)大尺度結(jié)構(gòu)物波浪對(duì)海洋結(jié)構(gòu)物的作用效應(yīng)：（二）波浪荷載

波浪荷載是設(shè)計(jì)海洋平臺(tái)的重要環(huán)境荷載之一。作用在結(jié)構(gòu)上波浪力的大小除與結(jié)構(gòu)所在海區(qū)的設(shè)計(jì)水深、結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小有關(guān)外，主要取決于根據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所選取的波浪參數(shù)或海浪譜。設(shè)計(jì)波高的選取：

（1）P部分大波的波高HP：將波高按從大到小順序排列，取最高的前P個(gè)波高計(jì)算其平均值，稱為該P(yáng)部分大波的波高，記作HP。美國、日本等國采用此法；習(xí)慣稱H1/3為有義波高

（2）設(shè)計(jì)平臺(tái)采用的設(shè)計(jì)波高應(yīng)取服役海域某一重現(xiàn)期內(nèi)波高的極值（3）設(shè)計(jì)波高取決于結(jié)構(gòu)物所在海域的設(shè)計(jì)波浪情況和結(jié)構(gòu)物的重要性，遵照規(guī)范要求應(yīng)盡量做到既保證安全，有經(jīng)濟(jì)合理，綜合考慮加以決定

1．波浪參數(shù)（1）設(shè)計(jì)波高根據(jù)平臺(tái)所在位置及附近海域長期實(shí)測(cè)資料（要求不少于一年），推算不同重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)波高。我國《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范》規(guī)定的設(shè)計(jì)波高的選取方法：

－最大波高的可能值，根據(jù)波數(shù)選?。扑榕R界波高，根據(jù)規(guī)范選取

渤海深水波高為：對(duì)應(yīng)波數(shù)。其中為有義波高值波數(shù)計(jì)算公式：或，和分別為波長和波浪頻率。

淺水設(shè)計(jì)波高為：

比值可由規(guī)范直接確定；－波高的平均值：（2）波浪周期

某一重現(xiàn)期的最大波高的可能值所對(duì)應(yīng)的周期T，應(yīng)采用使平臺(tái)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最大應(yīng)力值的周期。周期T的范圍為

一般波浪周期T均小于20s,而周期為時(shí)，已達(dá)到破碎極限。實(shí)際工程的計(jì)算方法是：采用不同的波浪周期，計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)力，直至得到平臺(tái)的最大應(yīng)力。2.海浪譜從波浪實(shí)際觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，海面的波動(dòng)是一個(gè)隨機(jī)的過程，波面高度隨機(jī)變化，波動(dòng)周期時(shí)長時(shí)短。工程中常用郎尤特-黑金斯（Longuet-Higgins）提出的海浪模型。這個(gè)模型是把海上一固定點(diǎn)的水面波動(dòng)用多個(gè)隨機(jī)余弦波的疊加來描述，其表達(dá)式為

式中－第n個(gè)余弦組成波的振幅，m；－第n個(gè)余弦組成波的圓頻率，；－第n個(gè)余弦組成波的隨機(jī)初相角，它是均勻分布于范圍內(nèi)的隨機(jī)量。

如果把介于()范圍內(nèi)的各組成波的振幅平方之半疊加起來，并除以包含所有這些組成波的頻率范圍，所得的值將是一個(gè)函數(shù)，即

而相當(dāng)于在單位頻率間隔內(nèi)海浪的平均能量,相當(dāng)于能量密度相對(duì)于組成波頻率的分布函數(shù)，這個(gè)函數(shù)稱為譜。由于其實(shí)質(zhì)是代表海浪的能量，所以稱為能譜，又因?yàn)樗悄芰肯鄬?duì)于頻率的分布，因而也稱為波浪頻譜。

根據(jù)波浪譜，可以求出波浪的統(tǒng)計(jì)量。如果缺乏結(jié)構(gòu)海區(qū)的實(shí)際海浪譜資料，可以采用下列兩種海浪譜：（1）Pierson-Moskowitz(P-M)譜產(chǎn)生于1963年，對(duì)北大西洋充分發(fā)展的海浪統(tǒng)計(jì)的結(jié)果

式中，a－菲利普經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，a＝0.0081；g－重力加速度，,－海面以上19.5m處的風(fēng)速。（2）Bretschneider譜

適用于風(fēng)的作用范圍相對(duì)小的水域，其表達(dá)式為

式中，；；－有義波高，－有效波周期。根據(jù)海浪譜，可求出一系列波的波高及波浪周期。3.小尺度孤立樁柱上的波浪力計(jì)算對(duì)于構(gòu)件直徑與波長之比小于或等于0.2時(shí)的構(gòu)件，稱為小尺度構(gòu)件。（1）垂直小尺度構(gòu)件上的波浪力

波浪垂直于小尺度構(gòu)件

單位長度上的波浪力，可采用莫里森（Morison）公式計(jì)算。根據(jù)Morison公式，單位長度上的波浪力為：

式中，拖曳力為

其中；－海水密度；－拖曳力系數(shù)，由試驗(yàn)確定，如試驗(yàn)資料不足時(shí)，圓形構(gòu)件；－水質(zhì)點(diǎn)的速度水平分量；－構(gòu)件構(gòu)件運(yùn)動(dòng)速度水平分量。

單位長度的慣性力為

=附連水慣性力+構(gòu)件排開水的慣性力

－單位長度構(gòu)件體積；－附連水質(zhì)量系數(shù)

－慣性力系數(shù)，由試驗(yàn)確定，在試驗(yàn)資料不足時(shí)，圓形構(gòu)件?。?/p>

－水質(zhì)點(diǎn)速度水平分量；

－水質(zhì)點(diǎn)加速度水平分量。

水平波浪力由兩個(gè)部分組成，一是波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平速度引起的拖曳力;另一是波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的水平加速度引起的慣性力。

當(dāng)進(jìn)行樁基平臺(tái)結(jié)構(gòu)靜力分析時(shí)，、可取為水質(zhì)點(diǎn)的水平速度與水平加速度。同時(shí)因構(gòu)件直徑遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)波浪的波長，可認(rèn)為構(gòu)件的存在對(duì)波浪運(yùn)動(dòng)無顯著影響，此時(shí)，、可取在樁柱中心垂線位置上的波浪水質(zhì)點(diǎn)水平速度與水平加速度值。

作用于垂直樁柱上的總水平波浪力F可由下式計(jì)算

式中－靜水面以上波動(dòng)水面高度

（2）傾斜圓柱形構(gòu)件上的波浪力

傾斜圓柱形構(gòu)件如下圖所示：

圓柱形傾斜構(gòu)件

構(gòu)件軸線與z軸夾角為，平面上投影與x軸夾角為。傾斜構(gòu)件上波浪力仍按照莫里森公式計(jì)算，但是需要將莫里森公式寫成矢量形式，即在空間坐標(biāo)系下確定出垂直構(gòu)件軸線方向的流體質(zhì)點(diǎn)速度和加速度。將莫里森公式寫成矢量形式，則可得到深度為y處單位長度波浪力的一般表達(dá)式

式中與是水質(zhì)點(diǎn)速度與加速度的法向矢量（垂直于構(gòu)件軸線），為水質(zhì)點(diǎn)速度法向矢量的模。在三維坐標(biāo)系下，法向矢量可表示為

得到傾斜構(gòu)件波浪力計(jì)算的莫里森公式為4、波浪理論與有關(guān)公式

在確定了流體質(zhì)點(diǎn)速度和加速度的情況下，波浪力很容易由莫里森公式計(jì)算。所以確定流體質(zhì)點(diǎn)速度和加速度是關(guān)鍵問題。計(jì)算波浪力時(shí)，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)波高H、周期T和水深d選用適當(dāng)?shù)牟ɡ死碚?。根?jù)水深波長比（d/L）、波高水深比（H/d）可提出常用的波浪理論適用范圍。（1）當(dāng)、時(shí)，采用線性波理論，適用于波幅較小情況；（2）當(dāng)、時(shí)采用有限振幅波理論（司托克斯波理論）；適用于波高較大情況，由于該理論沒有涉及水深的影響，不適合于淺水情況。（3）當(dāng)時(shí)（淺水），采用橢圓余弦波理論，此時(shí)，由于水淺，水深影響水的流動(dòng)，所以必須考慮水深求流速和加速度。米哈特（Mehaute）1976年給出了不同波浪理論的適用范圍，如下圖：

波浪理論的適用范圍海面位移波浪理論波浪運(yùn)動(dòng)微幅波理論斯托克斯波理論假定波高與水深相比無限小孤立波理論波浪理論橢圓余弦波理論線性理論用有限個(gè)簡單的、頻率成比例的余弦波逼近單一周期的有限振幅波非線性理論適用于淺水波用來解釋近岸極淺水域的波浪現(xiàn)象用于淺海平臺(tái)設(shè)計(jì)群樁最大波浪荷載各個(gè)樁的波浪力與波浪相位角有關(guān)，所以對(duì)樁群應(yīng)根據(jù)不同的波剖面位置來確定作用于其上的最大總波浪荷載。（1）樁排垂直于波行進(jìn)方向：由于均位于相同的波浪相位上，故最大波浪荷載是單樁最大波浪力與樁數(shù)的乘積；

樁排垂直于波行進(jìn)方向樁列平行于波行進(jìn)方向（2）平行于波行進(jìn)方向的樁列：由于各樁所對(duì)應(yīng)波浪的相位不同，此時(shí)最大波浪荷載應(yīng)考慮為同一時(shí)刻各樁所受波浪力的疊加。（3）群樁效應(yīng)：由于群樁按排或列布置，在平臺(tái)設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮群樁的掩護(hù)作用和相互干擾作用。作用在一個(gè)構(gòu)件上的波浪力，將受到與之靠近的另一個(gè)構(gòu)件尾流場(chǎng)的影響。前面構(gòu)件尾流的旋渦可能激發(fā)后面構(gòu)件的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，使其波浪力增加，這即是群樁效應(yīng)。

當(dāng)時(shí)，應(yīng)該考慮群樁效應(yīng)。

根據(jù)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，群樁的掩護(hù)和干擾作用主要和樁距I和樁徑D之比有關(guān)。一般認(rèn)為當(dāng)時(shí)，樁的掩護(hù)作用和干擾作用可不予考慮；當(dāng)時(shí)，應(yīng)將波浪荷載乘以群樁系數(shù)。其值應(yīng)盡量由實(shí)驗(yàn)確定，或者查閱有關(guān)資料。

6.海生物附著對(duì)波浪力的影響海洋樁基平臺(tái)在使用期間，樁上會(huì)附著各類海生物，這樣會(huì)增大樁柱的阻力系數(shù)值，增大波浪拖曳力。據(jù)國外資料提供的數(shù)據(jù)，在海生物附著顯著的海域，波浪拖曳力增大20～40%；同時(shí)由于海生物附著，加大了樁柱的直徑，也必然加大了波浪慣性力。為此，規(guī)范中規(guī)定：在海生物附著范圍內(nèi)，莫里森公式中慣性力項(xiàng)的樁徑Ｄ應(yīng)按實(shí)際直徑計(jì)算，并將波浪拖曳力乘以相應(yīng)系數(shù)，其值可根據(jù)海生物附著程度的不同確定。7.大尺度構(gòu)件上的波浪力大尺度構(gòu)件指人工島、半潛式平臺(tái)等，其直徑或者尺度與波長的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.2，這類構(gòu)件稱為大尺度構(gòu)件。對(duì)于小尺度構(gòu)件，在構(gòu)件的寬度范圍內(nèi)，圓柱的存在僅僅影響圓柱周圍局部流暢流場(chǎng)，對(duì)波浪的反射作用不明顯，因此可以忽略構(gòu)件對(duì)于流場(chǎng)的影響。但是當(dāng)尺寸加大時(shí)，結(jié)構(gòu)的尺度相對(duì)于波長不在是小量，此時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)波浪流場(chǎng)的反射和散射作用不可忽略。所以必須考慮結(jié)構(gòu)存在引起的波浪的繞射作用?？紤]波浪的線性繞射計(jì)算波浪荷載，已經(jīng)提出了多種方法，主要有：格林函數(shù)法；奇點(diǎn)分布法、源匯分布法。（三）海流荷載

作為平臺(tái)荷載考慮的海流包括潮流和余流。

潮流：由于天體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的引潮力而造成的潮汐現(xiàn)象，因潮汐漲落產(chǎn)生的周期性海水水平流動(dòng)。

余流：水文、氣象等因素引起的海水流動(dòng)，即非潮流部分的海流。1.漂流：由大范圍的信風(fēng)作用引起的定常海流2.梯度流：海面上空大氣壓力分布不均勻或海水密度分布不均勻會(huì)引起海水等壓面傾斜，從而產(chǎn)生沿等壓線流動(dòng)的海流3.海底回流：在近岸海區(qū)，由于波浪破碎引起的海流

風(fēng)海流是余流的主要組成部分。海流：指由于潮的作用、風(fēng)的拖曳等原因引起的比較穩(wěn)定的水流運(yùn)動(dòng)。這種潮流或漂流往往會(huì)改變波浪形態(tài)，影響作用在結(jié)構(gòu)上的波浪力。1.海流速度海流包括潮海流和風(fēng)海流，需要分別計(jì)算潮海流和風(fēng)海流,而后迭加得到總的海流流速。

潮海流：流速隨水深而變化，實(shí)測(cè)資料不足時(shí)，可近似的?。撼焙Ａ靼聪鄬?duì)水深的1/7次方變化?？偤Ａ髁魉俳朴?jì)算公式為：

式中－設(shè)計(jì)泥面以上高度處的海流速度，

－水面的潮流速度，

－設(shè)計(jì)泥面以上的垂直距離，

－水深，

設(shè)計(jì)海流流速應(yīng)采用平臺(tái)使用期間可能出現(xiàn)的最大流速。其值可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料整理分析后確定。風(fēng)海流：主要是由風(fēng)引起的，特別是近海風(fēng)海流流向基本與風(fēng)向一致，因此可利用其與風(fēng)速的關(guān)系，估算出最大可能風(fēng)海流流速值。

式中－10分鐘最大風(fēng)速，；

－系數(shù)，一般，渤海采用0.025，我國南海和東?？扇?.04~0.08。2.海流力當(dāng)只考慮海流作用時(shí)，圓形構(gòu)件單位長度的海流荷載可按莫里森公式的拖曳力分量計(jì)算，即

式中—海流拖曳力系數(shù)，與波浪力的相同—海水密度—設(shè)計(jì)海流流速—單位長度構(gòu)件垂直于海流方向的投影面積當(dāng)考慮波浪與海流同時(shí)作用時(shí)，通常認(rèn)為莫里森公式仍可適用，其計(jì)算公式為：

左圖中，為來流速度。當(dāng)在流體分離點(diǎn)產(chǎn)生旋渦時(shí)，流體旋渦逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)速度為，對(duì)于管道上側(cè)，流體質(zhì)點(diǎn)速度變小為，下側(cè)流體質(zhì)點(diǎn)速度增加為，速度小的一側(cè)，壓力大，速度增大一側(cè)，壓力減小，兩側(cè)出現(xiàn)壓力差，該壓力岔即為升力。3、卡門旋渦-渦激升力流體沿垂直于圓形構(gòu)件軸線勻速流動(dòng)時(shí)，在構(gòu)件周圍會(huì)出現(xiàn)卡門旋渦。旋渦泄放時(shí)將產(chǎn)生一可變升力。該力的變動(dòng)頻率接近時(shí)，會(huì)引起共振。進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要避免這一現(xiàn)象發(fā)生。下圖為渦激升力：渦激升力圖

圓柱體的漩渦瀉放，主要取決于兩個(gè)因素：一是雷諾數(shù)Re，一是海流速度分布。Re可由下式給出

式中，－垂直于構(gòu)件軸線的海流速度－圓柱體直徑－海水運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)對(duì)于海水漩渦的釋放頻率：

稱為斯特勞霍爾數(shù)（Strouhalnumber）。應(yīng)該避免漩渦的釋放頻率與結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)頻率接近或重合，防止產(chǎn)生渦激共振。

左圖中，V-設(shè)計(jì)海流流速；V1-潮流流速；Vw-風(fēng)生流流速；Vs-風(fēng)暴涌流速；-風(fēng)生流的參考水深；-靜水水深；z-水質(zhì)點(diǎn)靜水水面以下的垂直距離。4.波-流聯(lián)合作用荷載流速的處理波浪和海流共存，使海流流速增加，計(jì)算時(shí)應(yīng)該將波浪水質(zhì)點(diǎn)速度與海流水質(zhì)點(diǎn)速度矢量疊加。疊加方法如下圖所示：

波浪水質(zhì)點(diǎn)速度與海流水質(zhì)點(diǎn)速度矢量疊加圖（四）冰荷載

在冰情嚴(yán)重的海域建造固定平臺(tái)，冰荷載是不容忽視的環(huán)境荷載，往往比波浪荷載還要大，成為平臺(tái)設(shè)計(jì)中的控制荷載。因此有冰情的海域，應(yīng)根據(jù)長期實(shí)測(cè)資料分析確定冰的厚度、強(qiáng)度和冰對(duì)平臺(tái)撞擊速度等。

1、冰荷載作用的主要類型流冰對(duì)平臺(tái)的沖擊作用平臺(tái)損壞的主要原因巨大的冰原包圍平臺(tái)產(chǎn)生的擠壓力

流冰期間冰塊對(duì)平臺(tái)的摩擦作用海冰對(duì)其周圍的平臺(tái)產(chǎn)生的附加重力和附加浮力。（氣溫下降海冰結(jié)為一體，加之水位的漲落）

CCS規(guī)定平臺(tái)設(shè)計(jì)需考慮的冰荷載在潮流和風(fēng)作用下的大面積冰原呈整體移動(dòng)擠壓結(jié)構(gòu)。若結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠,則冰原將被切入或破斷而移動(dòng),荷載呈周期性變化，結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)。1969年春，中國渤海出現(xiàn)的特大冰封即以這種形式將一座固定平臺(tái)推倒。

冰對(duì)結(jié)構(gòu)的作用是一個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象，影響因素較多。根據(jù)冰的特性和其與平臺(tái)的相互作用，主要應(yīng)考慮下列兩種冰荷載：（1）當(dāng)整個(gè)海面處于冰層覆蓋，平臺(tái)被冰原包圍時(shí)，在海流和風(fēng)作用下，大面積冰原呈整體移動(dòng)擠壓平臺(tái)。如果平臺(tái)有足夠的強(qiáng)度，則冰原將被樁柱切入或割裂。這種冰荷載呈周期性變化，并伴隨著平臺(tái)振動(dòng)而產(chǎn)生。（2）流冰期間，自由漂流的流冰沖擊平臺(tái)產(chǎn)生沖擊力。根據(jù)實(shí)際觀察，冰對(duì)平臺(tái)作用主要是這兩種。特別是第一種形式，在大面積冰原整體移動(dòng)擠壓平臺(tái)過程中，冰原破碎的瞬間，作用在平臺(tái)樁柱上的冰壓力最大。工程上關(guān)心的是最大水平冰壓力。根據(jù)冰的受壓強(qiáng)度極限，可求出冰被壓碎時(shí)的極限冰壓力，以此作為設(shè)計(jì)冰壓力。影響冰壓力的主要因素：

（1）海冰的特性

（2）結(jié)構(gòu)物的形式

（3）海洋環(huán)境條件

2、冰荷載（1）結(jié)冰海域內(nèi)，在風(fēng)和流作用下，大面積冰原擠壓垂直孤立樁柱所產(chǎn)生的冰荷載可按下式計(jì)算

式中－樁柱形狀系數(shù)－局部擠壓系數(shù)－樁柱與冰層的接觸系數(shù)－冰樣試樣的極限抗壓強(qiáng)度：渤海及黃海北部沿海取1.44MPab－樁柱寬度（或直徑），mh－冰層計(jì)算厚度，m；應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析確定

在實(shí)測(cè)資料不足時(shí)，渤海和黃海北部沿海地區(qū)可?。哼|東灣h=1m；渤海灣h=0.8m；萊州灣h=0.7m；

式中主要參數(shù)應(yīng)盡量通過長期觀測(cè)，經(jīng)分析確定。若無實(shí)測(cè)資料，圓截面樁柱的m值可取為0.9，取為2.5，取為0.45。渤海及黃海北部沿海的冰荷載可按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算

－樁柱寬度（或直徑），m；-冰厚(m)。（2）流冰對(duì)樁柱沖擊的冰荷載可按下式計(jì)算

式中－樁柱形狀系數(shù)－局部擠壓系數(shù)－冰樣試樣的極限抗壓強(qiáng)度：渤海及黃海北部沿海取1.44MPabj－樁柱寬度（或直徑），mh－冰層計(jì)算厚度，m；應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料分析確定對(duì)于三角形端部樁柱，冰塊被樁柱切入一定深度x時(shí)的最大冰壓力為：3、群樁上的冰荷載計(jì)算群樁上冰荷載時(shí)，應(yīng)考慮群樁的遮蔽作用。即當(dāng)冰原擠向平臺(tái)時(shí)，第一排樁直接受到未曾破碎冰層的擠壓；而當(dāng)冰原被第一排樁壓碎后擠向第二排樁時(shí)，冰荷載由于第一排樁的遮蔽受阻減小。在以往的平臺(tái)設(shè)計(jì)中，常采用折減系數(shù)方法處理，其折減系數(shù)取為：第二排樁0.75；第三排樁0.5；第四排樁0.25。這樣選取的折減系數(shù)是否恰當(dāng)尚有待進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和研究。如按這樣的折減系數(shù)計(jì)算，則4排樁固定平臺(tái)所承受的總冰荷載為單排樁冰荷載的2.5倍。為提高平臺(tái)的防冰能力和減小冰荷載，設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用破冰、防冰和能較好的吸收冰沖擊能量的結(jié)構(gòu)形式。特別應(yīng)指出的是在冰凌作用的高程范圍內(nèi)不應(yīng)設(shè)置撐桿，同時(shí)應(yīng)注意合理布置平臺(tái)方位，使平臺(tái)抗傾覆能力強(qiáng)的方向與冰原移動(dòng)方向一致。冰荷載是重冰海域海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的控制荷載.隨著海洋工程開發(fā)活動(dòng)的規(guī)?；l(fā)展，海冰與結(jié)構(gòu)物相互作用的問題日益突出，建立合理的冰荷載計(jì)算模型，研究錐面冰荷載對(duì)樁腿的安全作用，對(duì)于抗冰結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)非常必要。在工程設(shè)計(jì)中，冰荷載是指冰力時(shí)程曲線的峰值荷載，其大小主要取決于冰排的破壞強(qiáng)度，而破壞強(qiáng)度的大小與冰排的破壞形式密切相關(guān)。由于冰排的抗彎強(qiáng)度小于擠壓強(qiáng)度，借助冰錐結(jié)構(gòu)能使得冰排以彎曲模式破壞，從而有效的減小作用在錐體上的冰力荷載。故錐體抗冰結(jié)構(gòu)憑借有效地減小冰荷載這一優(yōu)勢(shì)，成為目前冰區(qū)海洋工程的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式。

（五）地震荷載1.近海平臺(tái)抗震驗(yàn)算的原則和要求（1）應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)烈度為7度、8度、9度的地震荷載進(jìn)行計(jì)算；對(duì)高于9度的地震荷載應(yīng)進(jìn)行專門研究（2）地震荷載計(jì)算中的設(shè)計(jì)烈度一般采用所在海域的基本烈度（3）對(duì)次生災(zāi)害嚴(yán)重或特別重要的平臺(tái)，可按基本烈度提高1度作為設(shè)計(jì)烈度

2.地震動(dòng)水壓力計(jì)算(1)地震在振動(dòng)過程中對(duì)建筑物產(chǎn)生的慣性力包括地震慣性力、地震動(dòng)水壓力、地震動(dòng)土壓力。（2）地震動(dòng)水壓力p是建筑物與周圍水體的相互作用而產(chǎn)生的作用力，是指靜水壓力以外的附加水壓力,按下式計(jì)算：

第二節(jié)計(jì)算狀態(tài)確定及甲板荷載1.計(jì)算狀態(tài)（1）正常作業(yè)工況

靜荷載：所有結(jié)構(gòu)、消耗品及設(shè)備等重量以及作業(yè)荷載。

環(huán)境荷載：最大風(fēng)、浪、海流要素荷載及海床反力等，還要考慮環(huán)境荷載的組合。（2）遷移工況

靜荷載：所有結(jié)構(gòu)、消耗品及設(shè)備等重量以及浮力。

環(huán)境荷載：①油田內(nèi)遷移：風(fēng)速不小于36m/s，波浪與海流流速按照最不利情況組合。②遠(yuǎn)洋遷移：風(fēng)速不小于51.5m/s，波浪與海流流速按照最不利情況組合。

應(yīng)該考慮平臺(tái)傾斜和運(yùn)動(dòng)加速度以及拖纜力的影響。（3）升降工況

靜荷載：所有平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)重量、壓載重量及設(shè)備等重量。

環(huán)境荷載：取手冊(cè)中允許平臺(tái)升降時(shí)的最大風(fēng)、浪、海流要素及荷載。（4）自存工況

靜荷載：所有平臺(tái)主體結(jié)構(gòu)重量、壓載重量及設(shè)備等重量。

環(huán)境荷載：取手冊(cè)中規(guī)定的平臺(tái)自存時(shí)的最大風(fēng)暴條件。2.甲板荷載甲板荷載估算取值為：船員艙室和走道4500N/m2作業(yè)區(qū)域（包括露天甲板）9000N/m2雜務(wù)儲(chǔ)存區(qū)13000N/m2直升機(jī)甲板2000N/m2。

第三節(jié)荷載組合荷載組合的原則：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)環(huán)境條件，對(duì)實(shí)際有可能出現(xiàn)的各種荷載，應(yīng)按最不利情況進(jìn)行組合（2）對(duì)同一結(jié)構(gòu)的不同設(shè)計(jì)項(xiàng)目或不同階段，應(yīng)按其各自可能出現(xiàn)的最不利荷載情況分別進(jìn)行組合（3）受水位影響的荷載和設(shè)計(jì)項(xiàng)目，在進(jìn)行荷載組合時(shí)，必須把水位作為一個(gè)組合條件來考慮

最基本的、起控制作用的荷載組合：（1）設(shè)計(jì)的工作環(huán)境條件與平臺(tái)上的固定荷載和相應(yīng)的最大活荷載組合（2）設(shè)計(jì)的工作環(huán)境條件與平臺(tái)上的固定荷載和相應(yīng)的最小活荷載組合（3）設(shè)計(jì)的極端環(huán)境條件與平臺(tái)上的固定荷載和相應(yīng)的最大活荷載組（4）設(shè)計(jì)的極端環(huán)境條件與平臺(tái)上的固定荷載和相應(yīng)的最小活荷載組合128

第三章導(dǎo)管架平臺(tái)總體設(shè)計(jì)

第一節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)第二節(jié)導(dǎo)管架平臺(tái)的構(gòu)成及分類第三節(jié)平臺(tái)的方位、結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸設(shè)計(jì)第四節(jié)平臺(tái)上的主要設(shè)備第五節(jié)平臺(tái)上設(shè)備的布置第六節(jié)平臺(tái)的總體規(guī)劃與布置導(dǎo)管架平臺(tái)總體設(shè)計(jì)本章主要內(nèi)容導(dǎo)管架平臺(tái)總體設(shè)計(jì)定義：按一般的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)處理平臺(tái)上部設(shè)施和設(shè)備的工藝布置與支承結(jié)構(gòu)選型的總體問題總體布置的目的：尋求平臺(tái)總體的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案平臺(tái)總體設(shè)計(jì)第一章緒論Chapter1introduction工藝布置是支承結(jié)構(gòu)規(guī)劃布置的依據(jù)；支承結(jié)構(gòu)選型必須滿足工藝布置的要求

平臺(tái)總體設(shè)計(jì)過程：反復(fù)進(jìn)行工藝布置與結(jié)構(gòu)選型的過程平臺(tái)使用參數(shù)施工參數(shù)海洋環(huán)境參數(shù)海底地質(zhì)參數(shù)第一節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)平臺(tái)的用途、工藝要求施工手段、滿足施工要求的自然環(huán)境條件工作環(huán)境參數(shù)、極端環(huán)境參數(shù)工程地質(zhì)參數(shù)、適宜的持力層

（1）使用年限（2）平臺(tái)設(shè)置的位置及該位置的水深（3）是否有人居住，若有人居住，居住人數(shù)、人員上下平臺(tái)方法及緊急狀態(tài)的撤離方法（4）平臺(tái)工藝布置要求及處理方法（5）供應(yīng)船的尺度、?？糠绞剑鄙w機(jī)的型號(hào)及直升飛機(jī)停泊場(chǎng)的布置，起重設(shè)備能力及數(shù)量（6）油（氣）井的數(shù)目、間距（7）保證工作人員和設(shè)備的安全、防止污染、減少振動(dòng)及防火的措施

一、平臺(tái)使用參數(shù)

（1）要求預(yù)制場(chǎng)地有足夠的工作面積（2）供水供電方便、充足，能正常進(jìn)行構(gòu)件制造（3）要求路上交通有鐵路公路相通，水路有碼頭通航，能夠保證大量材料運(yùn)進(jìn)和大型構(gòu)件運(yùn)出（4）要求有足夠的工作船和起重機(jī)具進(jìn)行運(yùn)輸安裝（5）平臺(tái)制造廠技術(shù)水平能滿足平臺(tái)制造要求（6）要求從制造場(chǎng)地到平臺(tái)服役海域的航線有足夠的航行水深

二、施工參數(shù)

（1）海洋環(huán)境：a.風(fēng)、波浪、潮汐、海流、海冰、地震、海嘯b.風(fēng)、雨、雪、霧、霜、溫度、濕度c.地基土壤、腐蝕性海水、海生物附著、鹽度（2）環(huán)境參數(shù)包括工作環(huán)境參數(shù)、極端環(huán)境參數(shù)（3）工作環(huán)境參數(shù)：平臺(tái)在施工和使用期間經(jīng)常出現(xiàn)的環(huán)境參數(shù)，以保證平臺(tái)能正常施工和生產(chǎn)作業(yè)為標(biāo)準(zhǔn)（4）極端環(huán)境參數(shù)：平臺(tái)在使用年限內(nèi)，極少出現(xiàn)的惡劣環(huán)境參數(shù)，作為保證平臺(tái)生存標(biāo)準(zhǔn)。所選用的荷載重現(xiàn)期均不小于50年

三、海洋環(huán)境參數(shù)

（1）平臺(tái)設(shè)計(jì)前需進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查：a.現(xiàn)場(chǎng)海底地貌情況b.淺地層剖面c.地球物理測(cè)量結(jié)果d.周圍土層的分類、年代、成因類型、狀態(tài)、分布規(guī)律e.軟硬巖土層的接觸關(guān)系、接觸面的坡度和坡向

（2）了解本海域不良工程地質(zhì)現(xiàn)象：海溝、古河道、斷層、海底沖刷情況（3）分析場(chǎng)地工程地質(zhì)參數(shù)，判定不良地質(zhì)現(xiàn)象對(duì)平臺(tái)安裝的影響（4）確定適宜的持力層

四、海底地質(zhì)參數(shù)第二節(jié)導(dǎo)管架平臺(tái)的構(gòu)成及分類導(dǎo)管架平臺(tái)支承結(jié)構(gòu)導(dǎo)管架鋼管樁板上部設(shè)施與設(shè)備甲板梁滑道梁桁架立柱設(shè)備甲板結(jié)構(gòu)

導(dǎo)管架平臺(tái)是由腿柱和縱橫桿系構(gòu)成的空間構(gòu)架。

縱向和橫向連接桿構(gòu)成的支撐可傳遞水平荷載，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。

1、導(dǎo)管架腿柱（導(dǎo)管）水平撐桿斜撐桿樁導(dǎo)管架的主要作用1.

樁基施工時(shí)，作為打樁定位和打樁導(dǎo)向，并使各單樁有機(jī)地連為一體2.

安裝上部設(shè)施與設(shè)備時(shí)，可在上面架設(shè)臨時(shí)施工平臺(tái)，保證施工安全和加快施工進(jìn)度3.

作為支撐結(jié)構(gòu)的一部分可以增加結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力的剛度，提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性4.

可作為大量附屬設(shè)施的支撐2.鋼管樁鋼管樁導(dǎo)管架海床

群樁基礎(chǔ)把平臺(tái)固定于海床，可承受各種使用荷載和海洋環(huán)境荷載。3.甲板結(jié)構(gòu)板梁桁架（立柱）

甲板結(jié)構(gòu)：為海上油氣田開發(fā)和其它海洋開發(fā)提供足夠的使用空間，用來布置各種設(shè)施和設(shè)備。4.設(shè)施和設(shè)備模塊陸地制作模塊海上甲板結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代平臺(tái)設(shè)計(jì)通常按照起重機(jī)的允許最大吊裝能力和工藝流程要求，將上部設(shè)施與設(shè)備分成很多模塊。按工藝流程組裝模塊

導(dǎo)管架平臺(tái)井口平臺(tái)生產(chǎn)處理平臺(tái)泵站與壓縮機(jī)平臺(tái)生活平臺(tái)火炬平臺(tái)集油（氣）平臺(tái)注入平臺(tái)綜合平臺(tái)其他種類平臺(tái)導(dǎo)管架平臺(tái)的特點(diǎn)1.

平臺(tái)的支承結(jié)構(gòu)是以圓鋼管為主要構(gòu)件的鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)較好2.

樁打的準(zhǔn)而直，故結(jié)構(gòu)適用于水深、浪高、風(fēng)大的海域3.

打樁作業(yè)簡單，且導(dǎo)管架可保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性4.

分模塊作業(yè)使得結(jié)構(gòu)既安全又經(jīng)濟(jì)5.

平臺(tái)設(shè)計(jì)、制造和安裝技術(shù)成熟，結(jié)構(gòu)的適用性強(qiáng)有利于抵抗海洋環(huán)境荷載作用便于工作船?？繚M足平臺(tái)上部設(shè)施與設(shè)備工藝布置要求第三節(jié)平臺(tái)的方位、結(jié)構(gòu)型式及主要尺寸設(shè)計(jì)使支撐結(jié)構(gòu)抗傾覆能力強(qiáng)的方向與流向一致火炬塔在下風(fēng)向，生活區(qū)在上風(fēng)向一、平臺(tái)的方位設(shè)計(jì)平臺(tái)的方位：在標(biāo)明正北方向的平面圖上，平臺(tái)主軸與正北方向的夾角。它通常取決于主導(dǎo)風(fēng)向、波向、流向、海冰方向及平臺(tái)使用要求。把靠船裝置布置在支撐結(jié)構(gòu)與流向相平行的一側(cè)選擇平臺(tái)方位的原則：導(dǎo)管架三腿柱導(dǎo)管架四腿柱導(dǎo)管架八腿柱導(dǎo)管架主要用于井口平臺(tái)、火炬平臺(tái)、機(jī)械設(shè)施支承平臺(tái)主要用于井口平臺(tái)、生活平臺(tái)、壓縮機(jī)平臺(tái)、油（氣）生產(chǎn)平臺(tái)、鉆井平臺(tái)主要用于綜合平臺(tái)平臺(tái)支承結(jié)構(gòu)型式的選擇即導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)型式和樁基布置型式的選擇。其它導(dǎo)管架6、9、12、16、24腿柱導(dǎo)管架平臺(tái)目前世界上導(dǎo)管架趨勢(shì)是向少腿柱發(fā)展，大多數(shù)為4腿柱和8腿柱導(dǎo)管架平臺(tái)。二、平臺(tái)支承結(jié)構(gòu)的型式設(shè)計(jì)撐桿的布置K型撐桿X型撐桿撐桿受壓，易失穩(wěn)撐桿有效長度短，可采用細(xì)長桿件，減少導(dǎo)管架總重量導(dǎo)管架腿柱和支承腿柱的撐桿共同構(gòu)成導(dǎo)管架空間框架結(jié)構(gòu)。荷載作用下，一根受拉，可防止另一根受壓撐桿失穩(wěn)焊接節(jié)點(diǎn)多，焊接工作量大撐桿有效長度大，導(dǎo)管架總重量大焊接節(jié)點(diǎn)少，焊接工作量小，費(fèi)用低設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)、導(dǎo)管架運(yùn)送方式、施工技術(shù)決定撐桿布置型式。一般在深水海域和地震海域多采用X型撐桿。樁基布置型式1.

樁基的布置和樁數(shù)決定導(dǎo)管架型式2.

邊樁：均勻布置在導(dǎo)管架底部四周的樁3.

裙樁：布置在導(dǎo)管架四個(gè)角柱周圍的樁樁基的布置邊樁布置裙樁布置平臺(tái)上部豎向荷載顯著大于水平荷載引起的傾覆力矩對(duì)地基的作用適用于水平荷載對(duì)地基引起的傾覆力矩占地基總負(fù)載較大比例的情況裙樁可承受更大傾覆力矩；導(dǎo)管架需采用較粗支撐北海應(yīng)用較多上部豎向荷載較直接通過腿柱傳到基礎(chǔ)，導(dǎo)