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導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)在陸上建造完畢后，必須要通過海上進(jìn)行運(yùn)輸，送至井場進(jìn)行定位和安裝，才能投入使用。在大多數(shù)情況下，導(dǎo)管架一般是采用駁船運(yùn)輸，對(duì)一些中小型導(dǎo)管架也可采用浮筒浮運(yùn)的方式。在運(yùn)輸過程中，由于受到波浪力和慣性力等載荷的作用，導(dǎo)管架構(gòu)件，尤其是捆扎構(gòu)件將會(huì)產(chǎn)生很高的應(yīng)力，因此必須對(duì)導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析，用以確保運(yùn)輸?shù)陌踩?br />
本研究用準(zhǔn)靜力計(jì)算法對(duì)某平臺(tái)導(dǎo)管架的起浮、浮簡浮運(yùn)及就位三種狀態(tài)進(jìn)行了總強(qiáng)度分析。該導(dǎo)管架共有三層，最大尺度：長X寬X高=45X31X30(米)，其重量為110噸，吃水了8米時(shí)的棄力為493噸，為彌補(bǔ)起浮，就位時(shí)起吊能力的不足以及浮運(yùn)時(shí)導(dǎo)管架自身浮力的不足，導(dǎo)管架系以2至6個(gè)最大浮力為500噸的浮筒，如圖所示。著重介紹準(zhǔn)靜力計(jì)算法的原理、結(jié)溝力學(xué)模型的處理和工況遠(yuǎn)擇等問題，以洪進(jìn)行小型導(dǎo)管架浮運(yùn)總強(qiáng)度分析時(shí)參考。
準(zhǔn)靜力法假走導(dǎo)管架浮運(yùn)時(shí)，在海上運(yùn)動(dòng)的某一瞬間為平衡狀態(tài)，此時(shí)波浪力和浮力變化所引起的不平衡力由導(dǎo)管架運(yùn)動(dòng)加速度產(chǎn)生的慣性力平衡。在求出作用在結(jié)構(gòu)上的載荷之后，通過空間剛架的有限元分析，算出導(dǎo)管架各梁單元端點(diǎn)處的內(nèi)力的強(qiáng)度衡準(zhǔn)進(jìn)行幾種應(yīng)力的強(qiáng)度校核和整體穩(wěn)定性校核，剪應(yīng)力校孩。
為計(jì)算各構(gòu)件的應(yīng)力，導(dǎo)管架理想化為一個(gè)空間剛架結(jié)構(gòu)，它由具有六個(gè)自由度的梁單元組成。節(jié)點(diǎn)的選取，除了在各桿相交處取為節(jié)點(diǎn)外，還把集中力較大的作用點(diǎn)(如浮筒的系縛點(diǎn)，拖輪拖纜的系縛點(diǎn))以及剛度突變點(diǎn)選為節(jié)點(diǎn)。整個(gè)結(jié)構(gòu)模型共有299個(gè)節(jié)點(diǎn)，580個(gè)梁元。由于在進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算時(shí)，采用波陣法求解，所以節(jié)點(diǎn)編號(hào)可以任意編排，不必考慮節(jié)點(diǎn)編號(hào)的優(yōu)化問題。
為了對(duì)導(dǎo)管架六個(gè)自由度上的剛體位移予以限制，將176號(hào)節(jié)點(diǎn)、179號(hào)節(jié)點(diǎn)及260號(hào)節(jié)點(diǎn)給予約束。導(dǎo)管架的結(jié)構(gòu)理想化模型在計(jì)算各構(gòu)件的失穩(wěn)應(yīng)力時(shí)，歐拉長度(K1)視鉤件的實(shí)際長度和構(gòu)件的端點(diǎn)固定情況而定，有效長度系數(shù)K參考AISC的規(guī)定選取：樁腿構(gòu)件取1、0，其余構(gòu)件取0、80 浮筒對(duì)樁腿的壓力，拖索對(duì)樁腿的拖力以及吊索的拉力，均作為外力施加于相應(yīng)的作用點(diǎn)上, 導(dǎo)管架在波浪上浮運(yùn)時(shí)，導(dǎo)管架的波浪力，按II orison的公式進(jìn)行計(jì)算，浮筒在波浪上對(duì)導(dǎo)管架所產(chǎn)生的動(dòng)壓力則在船模試驗(yàn)池中通過模型試驗(yàn)測定。
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