某船过渡井架强度分析

江 帆 郭明慧 刘慧宇

（九江职业技术学院，江西 九江332000）

1 概述

该船过渡井架位于围井内，直径6400mm，高度范围为基线至基线上4000mm。本文为校核该船过渡井架结构强度和吊装安装强度。该过渡井架在水下使用2 次，每次3 个月，且海试过渡井架有涂层防护，在强度分析时不考虑腐蚀的影响。

2 设计载荷

过渡井架强度校核需考虑以下载荷：

设备及井架重量；船舶运动加速度；水下设备反力。

2.1 设备及井架重量

井架自身重量由SACS 软件自动计算。考虑模拟模型简化部分结构重量，计算包含1.2 倍系数。

2.2 船舶运动加速度

船体运动加速度参考挪威船级社《steel vessels rules》计算，过渡井架位置处加速如表1 所示。

2.3 设备反力

作用在井盖上的重力为81kN；

作用于右舷方向上（Y 轴）的弯矩为74kN.m；

绕重力方向（Z 轴）的扭矩为7.4kN.m。

2.4 载荷组合

计算考虑两个工况，即极限海况工况及水下设备实验工况。SACS 软件中基础载荷见表2，组合工况见表3。

表1 过渡沉井处船体加速度

表2 基础工况

表3 组合工况

3 分析方法

3.1 计算模型

过渡沉井结构强度利用SACS 软件，支撑槽钢及加强筋使用member 模拟，并在端部肘板连接位置释放相关方向转动。为考虑围壁板对模型刚度的贡献，使用plate 模拟围壁板。

图1 SACS 模型

3.2 校核标准

采用SACS 内嵌AISC 第9 版及API 第21 版WSD 方法进行规范校核。各工况接受标准采用含瞬时载荷情况下接受标准，即AMOD 为1.33。

图2 SACS 模型输出结果

图3 吊装分析简化模型

4 分析结果

SACS 校核结果：

计算结果如图2 所示，各构件在所有工况下的最大利用率为0.54。各构件结构强度满足设计要求。最大位移为6mm。

5 吊装安装强度校核

吊装安装时过渡沉井结构强度校核采用Abaqus 软件进行。计算模型如图3 所示。

吊装时考虑设备重量81kN 及结构自身重量。结构自身重量通过施加加速度由软件自动计算。为考虑其它未建重量，加速度实际施加为1.2g。边界条件选取上方与吊机连接4 点处约束x、y、z 三个方向运动。如图4 所示。

图4 吊装分析模型边界及载荷施加

计算得最大等效应力为46.94MPa，考虑动态系数1.5，许用应力应为0.66*235/1.5=103MPa，过渡沉井结构强度满足。

6 结论

通过以上分析可以得出过渡井架结构满足海试各海况要求及吊装安装强度的要求，可以在海试作业中安全作业。