3.3下钢架的设计 14

3.3.1槽钢结构特点 14

3.3.2下钢架结构设计 14

3.4拔桩阻力计算 18

3.4.1单桩竖向承载力计算 18

3.4.2单桩拔桩阻力计算 19

3.5液压缸的选择 22

3.6丝杠滑台的选择 23

3.7 S型拉力传感器的选择 24

3.8节流分流阀的选择 26

3.9液压油泵的选择 27

3.9.1液压油泵计算理论 27

3.9.2液压油泵选型计算 29

3.10油缸滑台连接器设计 29

3.10.1连接器的设计 29

3.10.2连接螺栓计算 30

3.11本章小结 32

第四章 基于Abaqus关键部件强度校核 33

4.1 Abaqus简介 33

4.2上钢架有限元分析 33

4.3油缸滑台连接件有限元分析 35

4.4本章小结 37

总结 38

致谢 39

参考文献 40

第一章 绪论

1.1研究背景

21世纪，如何实现社会经济的可持续发展己成为人们必须面对的一个重要课题，与此同时，新能源的开发也成为了世界各国的重要议题。由于世界各国对能源的需求不断地增加和对环境保护的加强,及海上可移动装置向恶劣的深水区发展,其作业水深、钻井能力、可变载荷将进一步加深、加强、加大,安全性能也将提高[1]。升级改造现有平台和建造技术性能更强的新型平台是目前海上可移动装置的主要发展趋势。

随着科学技术的进步与发展，桩基础在各大工程领域有着广泛的应用，尤其在海洋工程领域中得到了广泛的应用，海洋上的各大平台也因此向着大型化、集成化以及深水方向发展[3]。结果必然会对桩基的要求更加苛刻，因此桩基也向着直径大、深度大的方向发展。这也会导致在施工过程中发生溜桩等现象的发生。随着海上自升式钻井平台应用范围的不断扩大，装配传统桩靴的自升式钻井平台抵抗海上极限风、浪环境荷载的能力受到了诸多挑战。工程实践表明，配备传统倒锥形桩靴的钻井平台工作时不仅要求海底土壤条件较好，而且在插桩和拔桩过程中易出现问题，施工难度大、时间长。因此，有必要进行新型桩靴的开发和研究。

在海上作业的平台，钻井平台占据了大多数。由于平台作业海域地质条件复杂，为了保证桩靴基础的稳定性，避免恶劣环境造成平台损坏或者倾覆，须将桩靴插入到海底一定深度[6]。因此桩基的稳定性给钻井平台作业的安全性带来很大影响。据统计发现，在海洋平台事故当中因桩基事故对平台造成的损失所占比例很高。虽然国外已经开展了很多关于自升式钻井平台桩基问题的研究，也取得了不少成果，但桩基稳定性仍须进一步深入研究，而国内的相关研究尚未成熟。

国内针对桩基稳性的研究较少，更缺乏相应的试验装置。为加大对桩土相互作用的研究，设计了海基土实验装置桩基试验系统。该系统可以开展常见的桩基稳性试验研究，为钻井平台在作业区域插桩、拔桩的准确预测提供了一个良好的试验平台。本次设计将充分考虑并模拟海洋平台桩靴这一结构所受到的多元载荷，搭建海基土实验平台并通过有限元分析方法，研究桩靴与土层间的相互作用。本课题也符合我国“十三五”规划中“扩大海洋经济，合理开采海洋资源”的目标，所以本课题具有重要的科研意义和实际工程的应用背景。