浅海水下桩基单立柱支撑平台研究与设计

【摘要】： 目前我国浅海及极浅海油田开发中,海洋固定平台大部分采用导管架式结构,导管架平台技术成熟、安全可靠,但因造价及用钢量两方面原因,使其在开发边远小油区方面受到制约。本文针对埕岛油田水深较浅、冰情较为严重、海底冲刷、边际油田产出液要进入油田管网等具体的环境条件和油田特点,对适用于有冰海区,且具有较好的抗振性能的水下桩基单立柱平台结构进行了研究。 论文采用基于优先关系的模糊优选决策法,针对特定环境和要求,对已有的单立柱平台形式进行优化选型,筛选出较为合适的基本平台结构形式,并在此基础上进行改造,得到满足埕岛海区的环境特点和目标工程的功能要求的水下三桩单立柱平台形式。 单立柱支撑平台结构简单,冗余构件少,设计分析时考虑各种变异性、随机性和模糊性等不确定性因素影响,对单立柱平台各构件进行可靠性分析,在此基础上,对单立柱平台进行了模糊优化分析,使结构系统在合理的可靠性基础上达到体系的最优化。 在单立柱平台结构模糊优化的基础上,利用海洋平台结构分析专业软件SACS软件,并完全按照API、AISC和DNV的相关规范对单立柱平台进行了详细结构分析,包括:静力分析、动力分析、疲劳分析等。结果表明:单立柱平台整体强度及稳定满足规范要求。 支撑桩与单立柱塔式基础水下连接是整个单立柱平台的关键技术部分。桩顶水下连接采用机械齿合相结合的方式连接,这种连接方式更安全可靠,海上施工风险小,无论是在单立柱海上安装期还是平台的正常服役期,均能提供可靠的连接。桩身与单立柱塔式基础的连接采用水下灌PAE水泥砂浆连接,设计了关键部件-灌浆封隔器,封隔器结构简单,工作可靠,承受压力高,适用于水下灌浆密封。