[发明专利]自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程设计技术领域，更具体地说，涉及三角桁架式桩腿稳性分析的改进。

背景技术

随着陆地油气资源的减少，海洋勘探开发工作的增加，世界经济发展所需的石油、天然气等资源开采将逐步转移到海洋。自升式钻井平台作为一种移动式钻探装置，以其优良的定位能力和作业稳定性好，是大陆架海域的油气勘探和开发的重要装备之一。自升式平台的稳性分析是自升式平台设计过程中的关键技术之一，桩腿的风模型建立和风载荷计算是平台稳性计算分析中的一个重要组成部分，也是稳性计算的重要输入数据之一，直接关系到稳性分析的结果。

本发明对自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法进行了阐述。现有技术的三角桁架式桩腿结构，如图1和图3所示，包括三根直立的弦杆1（主舷管）、连接各个弦杆1的横撑2、支撑于横撑2和弦杆1之间的斜撑4，以及内部支撑的内撑3等多种构件。

根据等效后C_D×D=K的基本理论。其中，C_D为等效后桩腿（圆柱形）拖曳力系数；D为等效后桩腿（圆柱形）直径；K为恒定值。或者说，C_D是桩腿的实际拖曳力系数；D--用于稳性分析或风载荷计算时桩腿的等效直径。

也就是说，在确定K值后，在实际确定桩腿稳定时，就可以以不同等效后桩腿（圆柱形）直径D对应的等效后桩腿（圆柱形）拖曳力系数C_D值进行确定。例如，在进行等效桩腿建模时，为了便于计算，一般选取等效桩腿的直径为10米（当然要视平台大小而定），得到的K=3.5；如果取D=10米，那么C_D=0.35；如果K=4.05，D=8米，那么C_D=0.506。C_D用于计算桩腿风载荷的输入数据（替代原来的形状系数值），等效后桩腿的高度要与实际的保持一致。

因此如何获得恒定值的K，是进行桩腿稳定分析，以及桩腿风载荷分析的基本依据。

发明内容

针对上述内容，本发明一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法，旨在确定等效理论中C_D×D=K这一公式中的K值，从而将三角桁架式桩腿等效成圆柱形桩腿，以达到简化自升式平台完整稳性和破舱稳性分析中的风模型建立和桩腿风载荷计算的目的。

为了达到上述目的，本发明提供了一种自升式平台三角桁架式桩腿等效的方法，包括如下步骤：

S1、测量或设计确定三角桁架式桩腿中所有构件的如下参数：

D_i--第“i”个构件的直径；

li--构件‘i’长度；

s--横撑间距；

β_i--第“i”个构件与水平面间倾角；

α_i--第“i”个构件轴投影到水平面内与流向夹角；

C_Di--第“i”个构件单一构件的拖曳力系数；

θ--风向入射角度；

W---单个弦杆的齿条根部到齿条另一端的端部的水平距离,

C_DO--管构件的拖曳力系数，取0.5；

C_D1--投影直径W对应的流向垂直于齿条时的拖曳力系数;

S2、根据如下公式，获得C_D·D＝K中K值；

K=(ΣDi2li/s)ΣCDei---(1)]]>