通过分析立管结构的受力控制方程,使用非线性时域分析软件Orca Flex建立管中管结构的有限元模型,分析生产TTR在正常操作状态时,不同顶部张力系数、不同波高和谱峰周期对立管强度的影响,并根据API RP 2RD规范校核管中管结构外管和内管的应力。结果表明,随着顶部张力系数增加,外部套管有效张力和等效应力均增大明显,内管改变不敏感;当波浪周期逼近平台运动周期,随着波高的增加,外管的有效张力和最大等效应力均增加,内管微幅变化;校核API规范,立管结果满足要求。认为在顶部预张力立管校核时,应对其进行敏感性分析,协调多个参数以使其性能达到最优。
结合中国南海1 500 m水深海况,使用非线性时域分析软件Orcaflex建立"M"型深水刚性跨接管有限元模型。分析跨接管在波浪及海流作用下,三种典型安装工况(提升工况、通过飞溅区工况及着陆工况)中,不同浪向和绞车下放速度对跨接管强度的影响。并根据API RP 2RD规范校核不同安装工况中的牵引力和结构应力响应是否满足要求。结果表明,提升过程中,绞车需要控制适宜的提升速度以避免发生支撑框架结构碰撞;通过飞溅区过程中45°浪向角时跨接管的应力响应最小,为理想施工浪向角;着陆过程中,绞车牵引力达到最大值,数值仿真可以预报安装施工船所需的基本起重能力。分析结果对南海深水跨接管安装具有一定参考意义。
钢悬链立管J型铺设作业窗口是为了确定其正常铺管的环境条件,找到正常铺管和弃管作业的界限。本文以API RP 2RD立管规范许用应力法和semi-submersible半潜式铺管船的张紧能力为作业窗口综合校核准则,使用ORCAFLEX软件建立钢悬链立管J型铺设有限元模型,分析铺设过程中浪流相对方向、不同波浪方向下波高-周期、波浪-海流条件下的立管强度和产生的最大有效张力,以此确定钢悬链立管J型铺设作业窗口。结果表明,浪流同向时作业窗口最小;当海流大小一定且与波浪同向,波浪方向为180°,波浪周期在铺管船固有周期附近时作业窗口最小;铺设作业系统对于波浪的敏感性更强。同时,分析了J型铺设作业窗口的影响因素,除波浪、海流的影响外,铺管船和立管的特性也对作业窗口作用明显。在铺设系统设计以及铺管作业时,环境载荷、铺管船、和立管结构等方面是决定铺管作业窗口的核心因素。
