自升式平臺塔形井架結構強度分析

吳富生，柏 垠，謝蓓莉

(上海振華重工(集團)股份有限公司，上海200125)

塔形井架是橫截面為正方形或矩形的塔形結構，其構件四面成網絡或桁架結構，因此它具有很大的組合截面慣性，整體穩定性好、承載能力大［1］。由于海洋平臺所處的海洋環境十分復雜和惡劣，載荷不確定因素多，因此結構強度分析自然成為設計階段的重要研究內容。

本文用SACS軟件建立海洋塔形井架HJJ900-52的有限元模型［2］，計算井架靜載荷、工作載荷及環境載荷，依據API-4F規范的要求編制32種載荷組合工況，并對其進行了強度分析。

1 有限元模型

1.1 模型介紹

HJJ900-52為瓶式塔形海洋井架，二層臺以下井架立柱采用直立柱結構，二層臺立根以上位置開始收口，井架所有桿件形心相交。井架結構較為復雜，因此要對井架進行簡化。井架梯子平臺、護欄對井架剛度影響較小，在簡化時折算成相應的質量。HTVA導軌及頂驅導軌對井架剛度有一定影響，自身自重及環境載荷較大，并傳遞立根手臂和頂驅的工作載荷;二層臺指梁用于橫向支撐立根的上端，傳遞立根產生的載荷;天車座安裝在井架頂部，承受鉤載及工作繩力，是重要結構部件。故模型可以分為五部分:井架主體、天車座、頂驅導軌、指梁和HTVA導軌，見圖1。

圖1 HJJ900-52井架有限元模型

井架鋼結構根據其受力特點主要分為立柱、橫梁和斜撐三大類，根據其截面幾何形狀主要用到角鋼、雙角鋼和H型鋼。天車座橫梁截面尺寸大，手工焊接成工字形鋼。二層臺指梁的橫梁，由于受到指梁懸臂扭矩大，采用矩形截面梁?！?br>