某采油平台原为桩基液压自升式平台，由箱形主体、固桩室桩腿与桩靴及升降机构等部分组成。舷部甲板为生产、储油区，舰部甲板为生活动力区，四根桩腿由于平台发生较为严重的中垂现象，为使其安全正常地工作，现对平台进行改造，改造方案为采取增加二根摩擦桩的方法，由四桩移动平台改为六桩式固定平台。本研究对改造前后的平台建立了二个有限元模型，对无外载荷、压载时和风浪流载荷、风冰载荷等各种工况下的平台结构进行强度分析，对摩擦桩与平台的不同连接方式下，平台主体和桩腿的最大应力进行比较，依此确定摩擦桩与平台的连接方式，并计算极端环境状态下桩靴滑移对桩腿应力的影响。
      平台型长5m，宽2m，深3m，桩腿直径2m，14号桩腿总长47.75m，桩靴为1m，在以上四桩平台上增加5-6号二根摩擦桩，实际摩擦桩长7m，入泥深度为43m，平台主体结构采用空间板梁组合模型，即平台结构中的所有板全部简化为空间板单元，平台骨架如纵析、纵骨、横梁肋骨等全部简化为空间梁单元，平台内部撑杆，用空间杆单元来处理，固桩室同样简化为空间板梁组合模型，桩腿简化为圆管梁单元改造前四桩平台的计算模型为由梁与板组成的空间刚架结构，共有14478个结点，32784个单元，1-4号桩的桩腿和平台主体为理想刚性连撬改造后六桩平台的计算模型为由上述四桩平台的空间刚架结构与二根摩擦桩组成，5-6号桩的桩腿和平台主体的连接方式简化为铰接，每根摩擦桩上有41个结点，分40个单元，如图所示。
      平台主体结构的材料全部采用普通碳素钢，屈服应力取230 MPa，固桩室与桩腿材料采用高强度钢，屈服应力取350 MPa。考虑到浅海地区的海底地基状况，将4号桩的桩腿底端在桩靴处的边界条件简化为简支，即只限定线位移，不限制转新增加的两根摩擦桩的边界条件，依据规范，取深度为6倍直径的等效桩，即在入泥深度等于六倍直径处取为固支为方便计算，取如下坐标系：在舰部，以底机纵中剖面和d肋位的交点为坐标原点，水平向舷部方向为x轴，沿铅垂方向向上为Y轴，船的右侧水平方向为醉态平台所处海域平潮水深为18m，浪高为1m，波浪周期为86，海流流速为102m/min，考虑到平台改为固定式，设计风速取为5m/s，单层海冰设计冰厚为2m，海冰的抗压强度极限为2085kPa，弯曲强度为430kPa，甲板设备载荷均为垂向载截最大的甲板载荷为油罐载荷，油罐含液重900t作用在罐底，通过油罐基座传递到甲板为避免引起剧烈的应力集中，所有线分布载荷均以狭长范围的面分布载荷的形式加载，潜水泵、吊机输油臂、计量分离，生产分离，燃烧臂及绞车等较大集中力，分别作用于相邻的若干个节点。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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