隔水管快速接头有限元分析

隔水管快速接头有限元分析

２００９年第３８卷

第６期第４２页

ＯＩＬ

石油矿场机械

ＦＩＥＩ．Ｄ

ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ

文章编号：１００１－３４８２（２００９）０６—００４２—０３

隔水管快速接头有限元分析

张宗峰１，袁姗姗２，张立平３

（１．胜利工程设计咨询有限公司，山东东营２５７０２６；２．胜利油田黄河钻井总公司，山东东营２５７０６４；

３．广东省建筑设计研究院，广州５１００１０）

摘要：为加快隔水管海上施工，缩短工程工期，采用快速接头代替焊接来连接各管段。结合葵东井区工程实例，采用计算软件ｓＡＣＳ对结构进行整体分析，得出隔水管在风、浪、流和冰作用下的应力。根据计算结果提取隔水管中危险点的内力，采用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ建立快速接头的有限元模型，进行局部分析和强度校核。

关键词：快速接头；隔水管；接触单元；务件共轭梯度法

中图分类号：ＴＥ９５

文献标识码：Ａ

ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＱｕｉｃｋ

Ｃｏｕｐｌｉｎｇ

ｏｎ

Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ

ＺＨＡＮＧＺｏｎｇ—ｆｅｎ９１，ＹＵＡＮＳｈａｎ－ｓｈａｎ２，ＺＨＡＮＧＬｉ—ｐｉｎ９３

（１．Ｓｈｅｎｇｌｉ

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆ＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙＬｔｄ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０２６，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｈｅｎｇｌｉＹｅｌｌｏｗＲｉｖｅｒＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ２５７０６４，Ｃｈｉｎａ；３．ＴｈｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄ

ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００１０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒ

ｔｏ

ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｏｆｆｓｈｏｒｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄ

ｔｏｃｏｎｎｅｃｔｓｔｒｅｓｓ

ｓｈｏｒｔｅｎｐｒｏｊｅｃｔｐｅｒｉｏｄ，ｔｈｅ

ｏｎｏｒ

ｑｕｉｃｋｃｏｕｐｌｉｎｇｗａｓｕｓｅｄ

ｔｕｒｅ

ｓｅｃｔｉｏｎｓｉｎｓｔｅａｄｏｆｗｅｌｄｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ

ＳＡＣＳ，ｔｈｅｗｈｏｌｅ

ｓｔｒｕｃ－

ｔｏ

ｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ

ｒｅｓｕｌｔｓｗｈｉｃｈｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｗｉｎｄ，ｗａｖｅｉｃｅｌｏａｄｓｗｅｒｅａｄｏｐｔｅｄ

ｃａｌｃｕｌａｔｅｌｏｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｑｕｉｃｋｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ｃｏｎｔａｃｔｅｌｅｍｅｎｔ；ｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｎｊｕｇａｔｅｇｒａｄｉｅｎｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ

葵东１—２４—１６井口采用０７６２ｍｍ和０８５０ｍｍ变壁厚钢管作为隔水管，每段１０ｍ，中间以快速接头相连。隔水管在标高８．２ｍ和５．２ｍ（黄海平均海平面）处以０６００ｍｍ水平撑连接，在２层水平撑间的外立面以０３２５ｍｍ的立面斜撑相连，结构如图１所示。

位分析载荷组合。分别考虑了５件及５

ａ、５０

ａ、５０ａ一遇波浪条

ａ一遇冰条件（是否考虑遮蔽效应）等基

本组合条件口］，静力校核以上述基本工况为基础，再考虑环境载荷不同作用方向，对载荷进行组合得到整体结构校核结果。１．２隔水管结构分析

运用ＳＡＣＳ对隔水管结构进行建模［４。６］，如图２所示。在结构总体分析中按照空间三维结构进行模拟，隔水管及其连接构件模拟成空间刚架，它既承受结构本身及上部井口等垂直载荷的作用口墙］，又承受风、波浪、海流、冰等环境载荷引起的水平载荷作用。另外考虑到桩土相互作用，在冲刷泥面处将整体结构划分为２部分。泥面以上的空间杆系结构采用一

１整体结构分析

基于ＥＤＩ公司的ＳＡＣＳ软件，得出隔水管在风、浪、流和冰等环境载荷作用¨２３下的内力。１．１载荷组合

因隔水管先期建成投产，而井口保护桩则在隔年施工，故参照ＳＹ／Ｔ１００３０－－２００４中规定，进行在

收稿日期：２００８—１１－１８

作者简介：张宗峰（１９７９一），男，山东东营人，工程师，硕士，２００６年毕业于天津大学结构工程专业，主要从事海洋乎台、海

底管线的科研和设计工作，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｏｎｅｐｈｏｎｅ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｒｎ。

万方数据

隔水管快速接头有限元分析

第３８卷第６期张宗峰．等：隔水管快速接头有限元分析

。４３’

般的线性结构分析方法，因此凡是对结构总刚度有重大影响的所有构件均予以考虑，杆件交叉点、集中载荷作用点、隔水管与设计泥面交接点均设计为节点。有限元模型及固定载荷等采用交互式的前处理ＰＲＥ模块建立，环境载荷采用ＳＥＡＳＴＡＴＥ模块输入。泥面以下部分为埋置于土中的隔水管，由于隔水管与土壤之间的相瓦作用为非线性关系，因 …… 此处隐藏：3180字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……