拖航工況自升式平臺樁腿結構強度計算分析

尹秀鳳，劉 靜，李 磊，于長江

(煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東 煙臺264000)

自升式平臺到指定海域作業，需要進行遷移，即拖航。拖航按照時間和距離可以分成不超過12 h的近距離拖航(近海拖航)和超過12 h的遠距離拖航(遠洋拖航)。在拖航時，平臺主體漂浮在海面上或者擱置在運載駁船上，樁腿升起，樁腿通過固樁塊固定，使得樁腿的受風面積大，重心高，受較大搖擺慣性力以及力矩的作用。會產生樁腿在拖航的過程中損壞。因此，在設計初期，樁腿結構的強度是否滿足拖航狀態要求，非常重要［1］。近海拖航時間較短，且環境較溫和，樁腿的強度一般都能滿足。本文重點分析遠洋拖航工況下，樁腿強度在滿足規范美國船級社(ABS)規范以下稱《ABS規范》要求的前提下，對樁腿結構的影響。

1 載荷計算

平臺拖航時，樁靴收回到平臺主體，樁腿升到平臺的主甲板以上，通過鎖緊裝置使得樁腿和船體牢固地連接在一起。受環境載荷的作用，平臺發生搖擺運動后樁腿將受到動力載荷的作用，樁腿的動力計算通常采用準靜態的分析。主要受力包括:①風力;②平臺運動使樁腿傾斜，樁腿重量引起的力和力矩;③平臺運動產生的慣性力和力矩［2-3］。

1.1 風力

風力Fwind對樁腿的結構強度有較大的影響。

式中:v——風速，m/s;

Ch——高度系數;

Cs——形狀系數;

A——樁腿的受風面積，m2。

1.2 慣性力

在拖航工況下，假定平臺搖擺為簡諧運動，搖擺中心為水線面處的漂心，見圖1。搖擺角θ為

式中:θ0——搖擺幅值;

T——搖擺周期。

圖1 樁腿拖航工況下慣性力的計算