為保證海上升壓站工程質量合格,必須對平臺樁和柱腿連接處進行強度校核。對海上升壓站平臺樁和上部結構柱腿連接處進行有限元建模,采用Solid 187實體單元劃分網(wǎng)格,引入帶轉動慣量的虛質量Mass 21單元,考慮風、浪、流荷載施加極端荷載組合工況等步驟,然后進行計算與分析,以實現(xiàn)對柱腿連接處的強度校核。經(jīng)項目驗證,基于有限元方法進行的考慮多樁柱多工況的柱腿連接處強度校核計算結果滿足使用條件,并且能夠有效解決實體模型上集中荷載的施加問題。 

【文章來源】：中國海洋平臺. 2020,35(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

海上升壓站平臺三維模型

依據(jù)文獻[6]建立樁柱連接局部結構三維實體有限元模型。海上升壓站基礎采用4腿斜樁式導管架結構，4根斜樁在全局坐標系下的偏轉角度不同，因此分別建立4根斜樁對應位置處的樁柱連接局部模型，如圖2所示。有限元模型采用Solid 187實體單元劃分網(wǎng)格，該單元是帶中間節(jié)點的高階三維10節(jié)點四面體單元，對于難以劃分出六面體單元（如Solid 45和Solid 185）的復雜模型，在網(wǎng)格劃分和計算精度方面有較明顯的優(yōu)勢。另外，在ANSYS有限元軟件中，實體模型上集中荷載的施加非常關鍵。實體模型經(jīng)過網(wǎng)格細分后，若將集中荷載（軸力、剪力、彎矩、扭矩）直接施加在梁中性軸所對應的節(jié)點上，一方面會導致集中荷載施加位置處的節(jié)點應力集中，另一方面會導致整體剛度矩陣的不同，引起應力奇異，均會影響結果的評定。針對上述問題，同時考慮到圓管中性軸上沒有節(jié)點，引入帶轉動慣量的虛質量Mass21單元，將其實常數(shù)設置為一個較小的數(shù)（通常取10-8），并利用CERIG命令剛化虛質量與承載平面，最終將荷載施加至虛質量單元上，進而剛性傳遞到結構上，完成圓管實體單元集中荷載的施加。

通過提取SACS計算得到的柱腿頂面處的節(jié)點反力，作為外部荷載施加至柱腿頂部端面，并約束模型中樁下端面所有節(jié)點的6個方向自由度。樁柱結構網(wǎng)格、荷載施加和約束如圖3所示。2.5 荷載工況

【參考文獻】：
期刊論文
[1]海上風電升壓站平臺總體設計探討[J]. 胡斌,羅振宇.  廣東造船. 2018(01)
[2]ANSYS軟件在油管強度分析和校核中的應用[J]. 聶尊浩,黃宇,文冉.  石化技術. 2017(10)
[3]海洋平臺管節(jié)點有限元分析中的若干問題研究[J]. 譚開忍,肖熙.  中國海洋平臺. 2005(04)
[4]有限元分析軟件ANSYS在海洋工程中的應用（續(xù)1） 第二講采用ANSYS程序的導管架平臺結構有限元分析[J]. 楊樹耕,藤明清,孟昭瑛,任貴永.  中國海洋平臺. 2000(05)
[5]有限元分析軟件ANSYS在海洋工程中的應用[J]. 楊樹耕,孟昭瑛,任貴永.  中國海洋平臺. 2000(02)

碩士論文
[1]海上風電安裝船樁腿動載緩沖研究與強度分析[D]. 湯晶.上海交通大學 2009



本文編號：3486457