海上升压站平台桩和上部结构柱腿连接强度分析

发布时间：2021-11-10 03:11

　　为保证海上升压站工程质量合格,必须对平台桩和柱腿连接处进行强度校核。对海上升压站平台桩和上部结构柱腿连接处进行有限元建模,采用Solid 187实体单元划分网格,引入带转动惯量的虚质量Mass 21单元,考虑风、浪、流荷载施加极端荷载组合工况等步骤,然后进行计算与分析,以实现对柱腿连接处的强度校核。经项目验证,基于有限元方法进行的考虑多桩柱多工况的柱腿连接处强度校核计算结果满足使用条件,并且能够有效解决实体模型上集中荷载的施加问题。 

【文章来源】：中国海洋平台. 2020,35(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

海上升压站平台三维模型

依据文献[6]建立桩柱连接局部结构三维实体有限元模型。海上升压站基础采用4腿斜桩式导管架结构，4根斜桩在全局坐标系下的偏转角度不同，因此分别建立4根斜桩对应位置处的桩柱连接局部模型，如图2所示。有限元模型采用Solid 187实体单元划分网格，该单元是带中间节点的高阶三维10节点四面体单元，对于难以划分出六面体单元（如Solid 45和Solid 185）的复杂模型，在网格划分和计算精度方面有较明显的优势。另外，在ANSYS有限元软件中，实体模型上集中荷载的施加非常关键。实体模型经过网格细分后，若将集中荷载（轴力、剪力、弯矩、扭矩）直接施加在梁中性轴所对应的节点上，一方面会导致集中荷载施加位置处的节点应力集中，另一方面会导致整体刚度矩阵的不同，引起应力奇异，均会影响结果的评定。针对上述问题，同时考虑到圆管中性轴上没有节点，引入带转动惯量的虚质量Mass21单元，将其实常数设置为一个较小的数（通常取10-8），并利用CERIG命令刚化虚质量与承载平面，最终将荷载施加至虚质量单元上，进而刚性传递到结构上，完成圆管实体单元集中荷载的施加。

通过提取SACS计算得到的柱腿顶面处的节点反力，作为外部荷载施加至柱腿顶部端面，并约束模型中桩下端面所有节点的6个方向自由度。桩柱结构网格、荷载施加和约束如图3所示。2.5 荷载工况

【参考文献】：
期刊论文
[1]海上风电升压站平台总体设计探讨[J]. 胡斌,罗振宇.  广东造船. 2018(01)
[2]ANSYS软件在油管强度分析和校核中的应用[J]. 聂尊浩,黄宇,文冉.  石化技术. 2017(10)
[3]海洋平台管节点有限元分析中的若干问题研究[J]. 谭开忍,肖熙.  中国海洋平台. 2005(04)
[4]有限元分析软件ANSYS在海洋工程中的应用（续1） 第二讲采用ANSYS程序的导管架平台结构有限元分析[J]. 杨树耕,藤明清,孟昭瑛,任贵永.  中国海洋平台. 2000(05)
[5]有限元分析软件ANSYS在海洋工程中的应用[J]. 杨树耕,孟昭瑛,任贵永.  中国海洋平台. 2000(02)

硕士论文
[1]海上风电安装船桩腿动载缓冲研究与强度分析[D]. 汤晶.上海交通大学 2009



本文编号：3486457