1.引言
埕岛油田海上平台的设计寿命为15年,现有一部分平台进入服役后期。为保证油田的安全生产,需用量化的指标来分析平台的现状,对平台进行安全评估。
本文以CB25B平台导管架的评估过程为例,分析导管架结构寿命评估的方法和程序。
2.评估方法简介
评估分析时应用DNV船级社的SESAI 软件。首先建立CB25B平台(包括导管架、桩等)的有限元结构模型,并由SESAM 软件自动生成固定载荷;然后计算环境载荷,建立水动力载荷输入模块;进行完整结构的非线性倒塌研究;随后对建立的基础模型进行构件重要度分析.确定疲劳破坏对结构整体强度的影响,确定失效模式,计算失效概率;最后根据分析结果,给出结论和建议。
3.建立结构模型
分析过程是用SESAM 软件建立有限元模型,模型的建立包括以下元素:
根据结构设计图纸生成几何模型,几何有限元模型在PREFRAME中建立,
生成固定载荷和可变载荷;
生成风、浪、流等环境载荷,波载和流载在wAJAC中生成。
波浪、流的水动力载荷用WAJAC计算。用50年一遇的波浪计算环境载荷(风、浪、流)。在分析中(如非线性倒塌分析和构件重要度分析)用5O年一遇环境载荷。
4.完整结构的非线性倒塌分析
4.1 非线性倒塌分析方法
在PREFRAME中建立几何有限元模型,在WAJAC中生成波载和流载,这些参数就是非线件倒塌分析的基本输入,用USFOS软件进行非线性倒塌分析。非线性倒塌分析是量化结构的能力储备率(RSR)。分析中使用典型的50年一遇的环境载荷,结构加载固定载荷、设备载荷和50年一遇环境载荷。然后计算结构失效的基础剪切力,倒塌载荷由一组RSR值表达。RSR定义为倒塌载荷下的基础剪力与50年一遇环境载引起的基础剪力的比值。在八个主要方向加载环境载荷,计算RSR 。从USFOS获得的分析结果用XFOS软件后处理,其对确定结构倒塌的实际机理非常重要,并且倒塌机理的类型关系到年度失效概率的计算。
固定载荷和冲刷的变化对结构的系统强度的影响通过敏感性分析确定。敏感性分析的目的是确定这些变化对结构倒塌机理的影响。在结构上陆续加载固定载荷、设备载荷和浮力载荷作用后逐渐增加5O年一遇的环境载荷组合(风、波浪和流)作用,直至结构倒塌,倒塌时的基础剪力决定了结构的RSR值。在每个主要方向上的结构倒塌由表示过应力构件和结构变形的图形显示出。同时给出了每个载荷方向上的总载荷变化曲线。
(安全评价师)