2020大型海工结构物运输和浮托安装分析指南

大型海工结构物运输和浮托安装分析指南2020目 录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章通 则 1第1节一般规定 1第2节定义与缩略语 1第2章设计环境条件 2第1节一般规定 2第2节气象限制性作业 2第3节非气象限制性作业 2第3章装船分析 3第1节一般规定 3第2节分析准则 3第3节结构物强度分析 3第4节系泊分析 3第5节其他要求 4第4章海上运输分析 5第1节一般规定 5第2节环境条件 5第3节稳性分析 7第4节运动响应 9第5节驳船总纵强度分析 10第6节运输结构分析 10第7节其他要求 第5章导管架滑移下水分析 12第1节一般规定 12第2节分析准则 12第3节下水动力分析 13第4节下水结构分析 13第6章导管架扶正分析 15第1节一般规定 15第2节分析准则 15第3节扶正分析 16第4节结构分析 17第7章组块浮托安装分析 18第1节一般规定 18第2节环境条件 18第3节气候窗口分析 19第4节驳船稳性和总纵强度分析 19第5节系泊分析 20第6节对接分析 21第7节进船和退船分析 23第8节计算结果处理 24第9节结构分析 25附录 26第1节导管架下水分析流程和示例 26第2节导管架扶正分析示例 31第3节浮托安装的气候窗口分析示例 33PAGEPAGE10第1章通 则第1节一般规定（）CCSCCS2分册船体；IMOIntactStabilityCode，IMOIntactStabilityCode；DNVGL-ST-N001，MarineOperationandMarineWarranty；APIRPPracticeforandConstructingFixedOffshorePlatforms—WorkingStressDesign；PIPSDegnadAassofSaonkeepngSsesoroangSucues。第2节定义与缩略语定义除另有规定外，本指南有关定义如下：（LegMating（DeckSupportUnits），简称DSUDSUDU（DeckSupportFrame），护舷（FENDER），系指安装在导管架或者驳船舷侧，为减缓船舶与导管架之本指南的缩略语含义见表1.2.2。缩略语含义MSL平均海平面（缩略语含义MSL平均海平面（MeanSeaLevel）RAO幅值响应算子（ResponseAmplitudeOperator）GMT横稳性高（TransverseMetacentricHeight）GML纵稳性高（LongitinalMetacentricHeight）MPME最可能极大值（MostProbableMaximumExtreme）第2章设计环境条件第1节一般规定（）4.27.2第2节气象限制性作业724872第3节非气象限制性作业2.272操作基准时长风浪和流基准时长≤3天5年一遇月极值3个月一遇月极值3天＜基准时长≤7天10年一遇月极值1年一遇月极值7天＜基准时长≤1个月25年一遇月极值10年一遇月极值1个月＜基准时长≤1年75年一遇月极值50年一遇月极值基准时长＞操作基准时长风浪和流基准时长≤3天5年一遇月极值3个月一遇月极值3天＜基准时长≤7天10年一遇月极值1年一遇月极值7天＜基准时长≤1个月25年一遇月极值10年一遇月极值1个月＜基准时长≤1年75年一遇月极值50年一遇月极值基准时长＞1年100年一遇月极值100年一遇月极值第3章装船分析第1节一般规定7272第2节分析准则稳性1.0m0.3m；0.5m50%。/调载能力与货物重量、潮汐情况、装船时间密切相关。即在装船时间窗口内，第3节结构物强度分析装船结构分析中，结构物和码头（船）之间的支撑用只可压缩单元模拟，当结（）20~25mm第4节系泊分析727.5.2安全系数=额定安全工作载荷/最大计算载荷（1.2第5节其他要求55101.0。第4章海上运输分析第1节一般规定参考。/4.1.3注：图中*表示在拖航时考虑图4.1.3典型海上运输分析流程图第2节环境条件13Hs 1V) 1.5613Hs

30Hs 1V) 1.5630HsHsm；s；V——航行方向（0°为迎浪，180°为随浪），deg。30值。3010%调整极值的计算方法：特定航线区域的风速或者有义波高不超过某个值的概率Weibull3（1小时）（）xFX(x)要M）x[FX(x)]NN=M/TT=1T=3（10）0.11-[FX(x)]N=0.1/10%（1%5%）。48F1Hmb2式中：b——可导致运输完全停止的波高，m；对于驳船通常为5m，其它船舶为8m；Hm——该航线区域的月平均波高，m。3天。4.2.7。①至少两个独立主机；④至少两个独立配电板；⑤至少两套独立操舵系统，或者有一种对单操舵系统的其它方式（不包括不能从舰桥操作的应急操舵系统）；⑥假设任意一个推进器失效后，考虑货物的风载，驳船仍具有在设计风暴条件下维持预期航向的能力。不同浪向下对海况降要求 表4.2.8浪向（迎浪为0°）有义波高（占设计值的百分比）0°~±30°100%±(30°~60°)100%与80%之间线性插值±60°80%±(60°~90°)80%与60%之间线性插值±90°60%±(90°~120°)60%与80%之间线性插值±120°80%±(120°~150°)80%与100%之间线性插值±(150°~180°)100%第3节稳性分析4.3.1稳性消失角 表4.3.1驳船或被拖物总长L（m）型宽B（m）稳性消失角（°）大型和中型自航船舶L≥76，且B≥2336大型驳船L≥76，且B≥2336小型驳船L<76，且B<2340小型自航船舶L<76，且B<2344内陆和遮蔽水域（冰层覆盖区域之内）-36内陆和遮蔽水域（冰层覆盖区域之外）-24

2015GM——横揺(纵揺)纵倾，deg。1.0m0.31.4AB1.4BC(4.3.1)；10070航区取60kn，遮蔽航区取50kn；15图4.3.11.5m①在破损舱室内，所有破损范围内的管系和通风系统都应假定浸水。能够提供措施以防止其他预定为完整的舱室继续浸水；②垂向范围从基线向上无限制；③在水平破损范围内，两个水密舱壁之间或者它们近前的阶梯式的位置之间的距离不应小于3m。如果小于3m，则临近的舱室也要假定破损；④如果比①或者③两条所列的破损范围还小的破损导致更坏的结果，则应该考虑此较小的破损范围。在任何方向的风力作用下，破损后的船体仍应具备足够的储备稳性，即破损后（14.3.2）50kn小值；BSOLAS图4.3.235%~60%4.3.3。最小吃水和纵倾推值 表4.3.3被拖船长度(m)船艏最小吃水(m)最小艉倾(m)301.00.3601.70.6902.40.81203.11.01503.71.2≥2004.01.5第4节运动响应4.2/450°~180°浪向下的船舶运动响应分析；/若有可靠（通过审查）10%4.4.4运输类型工况运输类型工况L/B方形系数循环周（s）单振幅（°）垂荡横揺纵揺非气象限制1>140且>30-<0.91020100.2g2>76且>23-任意102012.50.2g3≤76或≤23≥2.5<0.91030150.2g4≥0.9255≤76或≤23<2.5<0.91030300.2g6≥0.92525非温和水域的气象限制7任意≥2.5任意101050.1g性作业，持续时间<24小时（对于L/B<1.4，使用非气象限制工况）8任意<2.5，≥1.4任意1010100.1g温和水域的气象限制性作业（对于L/B<1.4，使用非气象限制工况）9任意≥2.5任意1052.50.1g10任意<2.5，≥1.4任意10550.1g内陆和遮蔽水域运输（对于L/B<1.4，使用非气象限制工况）11任意≥1.4任意静态在两个方向形加速度0.1g注：表中L表示水线长度，B表示最大水线宽度。（))纵向)运一般情况下，风引起的运动只是很小的一部分。在稳性较好而受风面积不大的2%~3%第5节驳船总纵强度分析规范校核法指参考22/规则波计算法指用最大设计规则波计算驳船所承受的波浪弯矩和剪切力。规则第6节运输结构分析货物（导管架和组块）（4.7.1）；绑扎件必须设计为能够承受运输过程中的外载荷，以及航行中驳船的变形（）；4.6.1最小绑扎力 表4.6.1方向运输货物重量W（ton）<100100≤W<10001000≤W<50005000≤W<1000010000≤W<2000020000≤W<40000≥40000所需最小绑扎力*W横向10%10%10%10%10%注①5%纵向5%5%5%5%注②注③1.5%注：①对于20000≤W<40000吨，取（15-W/4000）%；②对于10000≤W<20000吨，所需的纵向最小绑扎力必须不低于（7.5-W/4000）%；③对于20000≤W<40000吨，所需的纵向最小绑扎力必须不低于（3.5-W/20000）%。4.468个工况。结构应力应根据相关规范进行校核。第7节其他要求/①货物比驳船的长度长1/3；②货物纵向支撑在2组以上的支撑物上；（/④绑扎的形式使得货物和船之间的柔性很小或者没有柔性。L/20的规则波作用下计算船的准静态中拱和中垂。第5章导管架滑移下水分析第1节一般规定本章适用于大型导管架的滑移下水分析。典型分析流程包括：下水前和下水过①下水前和下水过程中，驳船的稳性和总纵强度是否满足要求；②驳船在最大艉吃水时受到的水压力是否在设计许用值内；③整个过程中，摇臂和销轴的受力是否在其承受范围内。①导管架是否保持良好的下水轨迹，即不出现大的横揺，底部间隙足够等；②导管架杆件及其水密附属构件（如管系和阀门）在下潜至最大入水深度时，是否能承受静水压力；③导管架在下水过程中，导管架本身的结构完整性是否满足要求；④导管架下水过程中速度较快，结构物的局部拍击应力是否满足规范要求。72第2节分析准则10%；5%。稳性1m1+10G1.（4.3；1.510%5m导管架结构应力应满足规范要求，导管架杆件应能承受入水时的波浪拍击力。感程度。重心偏移误差一般考虑±0.3~0.5𝑚，±0.3~0.5𝑚，𝑍𝑐𝑔±0.5~1.0𝑚（ZX/Y）±3%~5%。第3节下水动力分析/）工程分析中，驳船的初始吃水一般取70%~80%型深，初始纵倾角一般取3.75°~4.5°；第4节下水结构分析/5.4.2图5.4.2第6章导管架扶正分析1节一般规定/72第2节分析准则6.2.1(1)无起重机辅助下的备力要求 表6.2.1(1)工况完整破损已起吊导管架，若需要在扶正前重新装配索具*10%5%通过压载进行扶正期间，无需起重机辅助8%4%绝对最小值（经各方同意后）5%2.5%注：*表示导管架的浮态应能满足索具装配的要求。即有一侧腿平面在水面上，保持水平漂浮，索具平台应浮在水面之上。6.2.1(2)①重力需在导管架重量基础上减去起重机起吊半径下90%的起吊能力；②当两台吊机连接导管架时，重力需在导管架重量基础上分别减去两台起重机各自起吊半径下80%的起吊能力。起重机辅助下的储浮要求 表6.2.1(2)工况完整破损起吊入水导管架，进行了静态和动态分析，且有应急方案*8%4%起吊入水导管架，仅进行了静态分析12%6%注：*表示应急方案是指在静态吊力超过预计静态荷载时采取的修正措施。稳性6.2.2。最小稳性高要求 表6.2.2工况完整破损下水后，横向和纵向稳性高0.5m0.2m扶正期间，横稳性高0.5m0.2m扶正期间，纵稳性高>0.0m*>0.0m*扶正后而未坐底前，横向和纵向稳性高0.5m0.2m注：*表示在扶正过程中，导管架在一定的时间段可能会出现纵向不稳定的状态。在评估此状况无不良后果并让各利益方获悉后，这种短时间的失稳也是可以接受的。在扶正过程中，导管架结构及附属构件的最小泥面间隙应满足表6.2.3的要求。导管架的最小泥面隙求 表6.2.3工况完整破损自由漂浮状态；以及自扶正导管架在扶正过程中；大于10%水深或5m，取其大者>2m通过可控压载进行扶正期间，无论有无起重机辅助>5m>2m扶正过程中浮吊的起吊重量和高度应在其能力范围之内。强度2.0虑1.35倍的载荷动态放大系数；生微小变化时，不会对浮态和扶正的可操作性有影响。重心偏移误差一般考虑±0.3~0.5𝑚，±0.3~0.5±0.5~1.0𝑚Z）3%~5%。第3节扶正分析本节适用于吊机辅助方式的扶正分析，分为静态分析和动态分析。/静态分析实际上是对每一次吊机和（或）8.2。RAO点（）第4节结构分析考虑扶正过程中若干个特征姿态作为分析工况进行导管架结构分析；一般按导管架转动角度选取（如导管架转动每隔5°或10°）。考虑导管架浮力、重力、惯性力和水动力（如进行动态分析）等，同时用拉杆单元模拟吊索，在导管架底部水平层方向施加小刚度弹簧约束。杆件和节点应力应根据相关规范进行校核。第7章组块浮托安装分析第1节一般规定第2节环境条件7272①浮托安装对不同季节（月份）和方向的环境条件比较敏感，环境条件应能按季节（月份）和方向分别给出；②对于选定浮托安装的环境条件，首先应进行气候窗口分析，用以评估在计划季节（月份）的设计环境条件下可以安全进行浮托安装作业的概率水平；①波浪取90%超越概率有义波高；②流速选取作业海域观测到的最大流速；③限制风速根据系泊缆绳允许的最大拉力确定。7.2.2待机阶段系泊的环条示例 表7.2.2有义波高(m)谱峰周期(s)1小时平均风速(m/s)流速(m/s)2.506.85~10.8512.00.6①在迎浪和随浪情况下，驳船的抗波浪能力较强，可将浪高限定的高一些；②对于横浪情况，驳船较容易产生大的运动，对LMU的对接极为不利，需将浪高设定的小一些；③斜浪情况介于迎浪和横浪之间。有义波高的升沉运动幅值，从而确定各浪向下的限制波浪条件，再根据波高选取对应分布概率的风速和流速；①风速一般限制在20~25kn以下；②一般迎浪和随浪的有义波高取1.5m，斜浪取1.0m，横浪取0.5m；③海流速度一般限制在1~2kn以下。第3节气候窗口分析otPdPePt式中：Pjoint——限定环境条件下的可操作概率；Pwind——限定风速条件下的出现概率；Pwave——限定波高条件下的出现概率；Pcurrent——限定流速条件下的出现概率。（50%88第4节驳船稳性和总纵强度分析利用压载系统增加船舶吃水，从而将上部组块的重量转移到导管架上，这是组DSULMU7.4.1；图7.4.10.5m0.31.01.0m第5节系泊分析应对浮托安装待机阶段的系泊系统布置和系泊缆强度进行校核。7.5.2；系泊缆张力限制及全数 表7.5.2系统状态分析方法最大张力/MBL安全系数完整准静力≤50%2.0完整动力≤60%1.67破损准静力≤70%1.43破损动力≤80%1.25在设计环境条件下拖曳锚的最大水平拉力不应超过其承载能力，安全系数见表7.5.3；同时锚端不应有上拔力。安全系数 表7.5.3系统状态分析方法安全系数完整准静力1.0完整动力0.8系泊缆跨越管线情况：完整系泊状态下，系泊缆跨越管线的悬链线架高处，系10m系泊缆相互跨越情况：如果跨越处有一根系泊缆躺底，那么完整条件下两根系10m20m以上；10m；300m系泊系统分析方法可分为准静力分析法和动力分析法。浮托操作的海域一般较浮托系泊分析中，船体和系泊缆的动力学模拟一般采用时域分析方法，求解描20%45°。第6节对接分析0.5m；对接过程中的偏移半径（最大水平偏移）应在承接喇叭口的捕捉半径（）1.0m；LMULMU0%20%40%，60%80%100%LMULMU70%70%DSULMULMU0°~360°45°。LMU以DSU7.6.3(1)DSUDSUDSULMUDSFLMU护舷护舷导管架导管架驳船上部组块图7.6.3(1)浮托分析模型7.6.3(2)图7.6.3(2)护舷受力-变形曲线LMU7.6.3(3)LMULMU①垂向受力-变形曲线②水平受力-变形曲线图7.6.3(3)LMU受力-变形曲线在分析模型中，可用非线性压缩弹簧模拟DSU内缓冲件的非线性特性，典型DSU-7.6.3(4)DSU图7.6.3(4)DSU垂向受力-变形曲线DSU第7节进船和退船分析1.0m0.3m；为确保驳船的艉部（或艏部）能够顺利进入导管架槽口，船艉部（或艏部）2.0m；LMULMU0.5m；1.0m；应确保DSU/0.5m；0.5。进船阶段，根据驳船与导管架的纵向相对位置，一般可分为四个分析步骤（）7.7.3（1）船尾仍在导管架槽口外（2）船尾刚过第1排导管架腿（3）船尾刚过第2排导管架腿（4）船就位于对接位置图7.7.3进船和退船分析方法与对接分析基本相同，分析中需考虑系泊系统的影响。第8节计算结果处理对于每个耦合分析工况（骤）LMULMUDSULMU/DSU/范围内。17.8.2(1)7.8.2(2)图7.8.2(1)驳船垂荡运动时间历程图7.8.2(2)护舷受力时间历程一般情况下，取时间历程的统计最大值（或最小值）LMU第9节结构分析LMUDSU确定某个导管架（或上部组块）腿上（或支撑）（）LMU/DSUXY、ZXY、Z导管架和上部组块的杆件和节点应力应根据相关规范进行校核。附录第1节导管架下水分析流程和示例利用MOSES利用MOSESMOSESMOSES生成的载荷转换为SACS利用SACSMOSES1.4所示为用MOSES软件建立的驳船和导管架模型，其中驳船已压载至所需的吃水和纵倾。附图1.4MOSES模型（1165..11511521.5(3)~1.5(6)。附图1.5(1)附图1.5(2)BendingMomentCalibrationofBendingMomentCalibrationofVesselHYSY229atPre-launchCondition1,000,000800,000600,000400,000200,00000102030405060708090100110120130140150160170180190200210-200,000-400,000-600,000-800,000-1,000,000BowLocationalongthevessel(m)SternActualBendingMomentDeckAllowableBendingMomentBottomAllowableBendingMomentBendingMoment(mt*m)ShearForceCalibrationofVesselShearForceCalibrationofVesselHYSY229atPre-launchCondition25,00020,00015,00010,0005,00000102030405060708090100110120130140150160170180190200210-5,000-10,000-15,000-20,000-25,000BowLocationalongthevessel(m)SternActualShearForceAllowableShearForce(+)AllowableShearForce(-)BendingMomentCalibrationofVesselHYSY229atTippingCondition1,000,000800,000600,000400,000200,00000102030405060708090100110120130140150160170180190200210-200,000-400,000-600,000-800,000-1,000,000BowLocationalongthevessel(m)SternActualBendingMomentDeckAllowableBendingMomentBottomAllowableBendingMomentBendingMoment(mt*m)ShearForce(mt)ShearForceCalibrationofShearForceCalibrationofVesselHYSY229atTippingCondition25,00020,00015,00010,0005,00000102030405060708090100110120130140150160170180190200210-5,000-10,000-15,000-20,000-25,000BowLocationalongthevessel(m)SternActualShearForceAllowableShearForce(+)AllowableShearForce(-)ShearForce(mt)附图1.5(6)旋转时总纵强度校核-剪切力利用MOSES软件对导管架滑移下水过程进行时域仿真分析，下水轨迹如附图1.6(1)1.61.6(2)1.6(3)5.2节的要求。附图1.6(1)下水过程姿态1. InitialConditions:BargeDraftatMidships(m)11.11TrimbySternofBarge(deg)1. InitialConditions:BargeDraftatMidships(m)11.11TrimbySternofBarge(deg)4.00StarttimeofSliding(s)0.00PushingDistance(m)0.00JacketWeight(MT)16264.122. WhenJacketTips:Time(sec)31.13LengthofLegonDeck(m)61.16PortRockerLoad(MT)5716StbdRockerLoad(MT)5368TotalLoadonRocker(MT)11084Percentofjac