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自升式平臺由平臺主體、樁腿和升降機構(gòu)三大部分組成。平臺主體的平面形狀一般有三角形(三腿)、矩形(四腿)和五邊形(五腿)等，如圖所示。平臺主體通常是一個具有單底或雙層底的單甲板箱形結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部根據(jù)作業(yè)、布置和強度要求設(shè)有縱艙壁和橫艙壁，但在樁腿之間的連線上必須設(shè)置強力艙壁作為平臺主體的主析材。甲板、底板、艙壁等和一般船舶一樣需要扶強材或強析材加強。為了增加海洋平臺的作業(yè)范圍及功能，船東提出了一個中間大開口矩形平臺主體的設(shè)計方案。
由于中間大開口，平臺主體實際上相當(dāng)于兩個船體與兩個連橋的組合體，整個平臺的總縱強度受到很大的削弱。對于這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，按照現(xiàn)有的平臺建造規(guī)范進行設(shè)計，其結(jié)構(gòu)可能是偏于危險的。因此，為了保障平臺的安全性，本研究對平臺整體進行了三維有限元分析，并提出了結(jié)構(gòu)強度分析的改進方案。平臺結(jié)構(gòu)主體部分全部采用普通碳素鋼，屈服應(yīng)力和許用應(yīng)力分別取23SMPa和141MPa，固樁室和樁腿采用高強度鋼，屈服應(yīng)力和許用應(yīng)力分別取355MPa和213MPa。
平臺主體結(jié)構(gòu)有限元分析采用空間板梁組合模型，即平臺結(jié)構(gòu)中的板全部簡化為空間板單元，平臺骨架如縱析、縱骨、橫梁、肋骨等全部簡化為空間梁單元，在平臺內(nèi)部還有很多撐桿，用空間桿單元來處理。固樁室同樣簡化為空間板梁組合模型。樁腿簡化為圓管梁。平臺整體三維有限元模型節(jié)點總數(shù)為21602個，單元總數(shù)為41566個，其中板單元24474個，梁單元16612個，桿單元480個。在自存工況下，根據(jù)不同的海況分析三種計算方案，即平臺在滿載情況下，分別受縱向、橫向和斜向三個方向的風(fēng)浪流載荷。同時考慮海底橫向傾斜1度，且只有三條樁腿插入海底。經(jīng)過三維有限元分析，發(fā)現(xiàn)平臺主體的總體強度是偏弱的。
平臺在四個區(qū)域的等效應(yīng)力是比較大的。1)兩個連橋部分的橫艙壁應(yīng)力值是很大的，尤其是最外側(cè)的封板。整個平臺的最大等效應(yīng)力為243MPa，出現(xiàn)在連橋與船體相接的肘板處。由于連橋的高度只有船體的一半，因此從總體上講，連橋部分是個薄弱環(huán)節(jié)。2)在平臺首部的開口處，外板的等效應(yīng)力也很大，最大值達到207MPa。3)由于平臺中間開了一個大方口，在四個拐角處的應(yīng)力集中是很嚴(yán)重的，最大等效應(yīng)力為205MPa。雖然局部采用了高強鋼，但當(dāng)考慮到疲勞問題時，它仍然是個敏感部位。4)平臺左右舷側(cè)的等效應(yīng)力也很大，最大值達到200MPa。平臺在中間開口以后，其總縱強度受到很大削弱，在這種情況下，實際上就靠四個縱艙壁來承受。另外，固樁室結(jié)構(gòu)相對較強，在船體與固樁室連接處，難免會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。
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