整体结构强度计算书

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DATEREV.NODESCRIPTIONDWNCHKDAPPD

Dalian,China基本设计

Tel型水上浮仓乐园

BASICDESIGN

Fax容自升式住宿平台

E-mail：kfs@DSAR3001-010-013

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0

FILEREV.MASSSCALE

绘图Drawn共212页第1页

设计Designed整体结构强度计算书TOTALSHEETSSHEET

校对Checked大连船舶设右卜研究所

标检CheckedDALIANSHIPDESIGN&RESEARCHINST.

审核Approved大连市西岗区沿海街1号

审定ApprovedNO.lYANHAIST.DALIAN116024

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目录

1概述.................................................................03

2分析方法.............................................................03

3分析工况.............................................................03

4分析载荷.............................................................03

5许用应力.............................................................04

6基本数据.............................................................05

7分析模型.............................................................05

8分析结果.............................................................06

9结论..................................................................13

附录A：分析模型图......................................................14

附录B：应力与位移云图.................................................24

整体结构强度计算书第2页共212页

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1概述

根据中国船级社（CCS）《海上移动平台入级与建造规范》（2005）（简称《规范》）

中有关章节规定对平台整体结构强度进行校核。

本平台系大型水上自升式住宿平台，工作位置在南海近海水域，工作水深10m。

2分析方法

平台整体结构强度分析采用有限单元分析方法（FEM）,分析程序是ANSYS。

3分析工况

根据《规范》规定，分析工况包括：

工况1：作业工况，横向载荷

工况2：作业工况，纵向载荷

工况3：作业工况，斜向载荷

工况4：自存工况，横向载荷

工况5：自存工况，纵向载荷

工况6：自存工况，斜向载荷

工况7：预压工况

4分析载荷

作用于平台的载荷包括：

（1）风载荷，见《风载荷计算书》；

（2）波流载荷，见《波流载荷计算书》；

（3）结构自重载荷；

（4）甲板载荷；

（5）预压载荷。

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对于工况1至工况6,分析载荷包括风载荷、波流载荷和结构自重载荷7200t；甲板载荷

2300t；

对于工况7,分析载荷包括结构自重载荷7200t；预压载荷2876t。

5许用应力

平台主体框架的结构构件许用应力匕]按下式计算:

fcr]=as/S

式中：

%.一钢材屈服强度，MPa；

S—安全系数，按表5T选取。

表5-1安全系数

静载工况组合工况

轴向或弯曲应力1.671.25

剪切应力2.501.88

相当应力1.431.11

表5-2许用应力

静载工况组合工况

屈服强度(MPa)许用应力(MPa)屈服强度(MPa)许用应力(MPa)

235140235188

轴向或弯曲应力315188315252

355212355284

23594235125

剪切应力315126315167

355142355188

235164235213

相当应力315220315286

355248355322

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6基本数据

用于建立平台整体结构分析模型的数据包括：

(1)总布置图(DSAR-3001-010-002)

(2)主要横剖面图(DSAR-3001-010-057)

(3)基本结构图(DSAR-3001-010-058)

(4)外板展开图(DSAR-3001-010-059)

(5)横舱壁图(DSAR-3001-010-061)

(6)一甲板及其下围壁结构图(DSAR-3001-010-064T)

(7)桩腿围井结构图(DSAR-3001-010T48)

(8)水上浮舱乐园桩腿部件图(FC-5-1)

(9)水上浮舱乐园支柱桩靴部件图(FC-3)

7分析模型

平台整体结构分析模型见附录A,模型中包括平台的所有结构构件。其中平台的甲板

板、舱壁板和主要横梁等结构模拟成壳单元(Shell63),其他横梁结构用梁单元(Beaml88)

模拟，部分构件的面板和加强筋等结构用杆单元(Line8)模拟，桩腿结构用管单元(Pipel6)

模拟。Shell63单元、Beaml88单元、Link8单元和Pipel6单元具有拉压、扭转和弯曲能

力，单元具有6个自由度，分别是沿x、y、z方向的线位移和绕x、y、z轴的转角。

模型采用直角坐标系统，其中：

X轴纵向，指向船脑为正。

Y轴横向，指向右舷为正。

Z轴垂向，向上为正。

平台及桩腿结构的材料特性为：

密度=7800依/〃/

弹性模量=2.11X10"^//M2

泊松比=0.3

屈服极限=355MPa/315MPa/235MPa

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桩腿与平台主体结构采用主从节点形式连接，平台主体的载荷（包括风载荷、结构自

重载荷和甲板载荷等）通过主从节点传递给桩腿结构。

在桩腿上施加波流载荷和风载荷

在桩腿入泥处（模型的底部）加边界条件，见图7-1。

8分析结果

根据上述分析模型完成平台整体结构强度分析，其结果汇总于表8T中，应力和位移

云图参见附录B。

表中符号说明如下：

SEQV—等效应力

SX—X方向应力

SY—丫方向应力

SZ—Z方向应力

SXY—XY面内剪应力

SYZ—YZ面内剪应力

SZX—ZX面内剪应力

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SDIR一轴向应力

SBZT—弯曲应力

SBZB—弯曲应力

USUM—合位移

表8-1计算结果汇总（作业工况，横向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体46.0

主甲板137487864

内底板2610287

外底板74584541

中纵舱壁40132621

7000mm纵舱壁82136240

舷侧板58342932

横舱壁2481113

横框架1999889110

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨136155155

内底纵骨19168

外底纵骨505328

中纵舱壁加强筋23127

7000纵舱壁纵骨251616

舷侧纵骨411211

舱壁加强筋17219

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表8-2计算结果汇总（作业工况，纵向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体33.8

主甲板130517556

内底板2510277

外底板69543938

中纵舱壁42142522

7000mm纵舱壁73296436

舷侧板57313131

横舱壁2181012

横框架20410495108

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨131152152

内底纵骨17158

外底纵骨464927

中纵舱壁加强筋21147

7000纵舱壁加强筋211414

舷侧纵骨371211

舱壁加强筋17209

整体结构强度计算书第8页共212页

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表8-3计算结果汇总（作业工况，斜向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体42.3

主甲板135517863

内底板2610287

外底板73574340

中纵舱壁41132621

7000mm纵舱壁81336239

舷侧板58333032

横舱壁2381113

横框架1969789108

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨133153153

内底纵骨18168

外底纵骨495328

中纵舱壁加强筋22137

7000纵舱壁加强筋241515

舷侧纵骨401211

舱壁加强筋172110

整体结构强度计算书第9页共212页

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表8-4计算结果汇总（自存工况，横向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体59.9

主甲板143518671

内底板2611288

外底板78604743

中纵舱壁40131621

7000mm纵舱壁88366442

舷侧板60363133

横舱壁2681214

横框架21210392116

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨135154154

内底纵骨19178

外底纵骨525429

中纵舱壁加强筋24127

7000纵舱壁加强筋261616

舷侧纵骨431311

舱壁加强筋182310

整体结构强度计算书第10页共212页

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表8-5计算结果汇总（自存工况，纵向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体36.6

主甲板133537558

内底板259277

外底板69543838

中纵舱壁43142622

7000mm纵舱壁73296435

舷侧板57313131

横舱壁2181012

横框架20310495107

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨132150150

内底纵骨17157

外底纵骨465027

中纵舱壁加强筋21147

7000纵舱壁加强筋211414

舷侧纵骨371111

舱壁加强筋17219

整体结构强度计算书第11页共212页

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表8-6计算结果汇总（自存工况，斜向载荷）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体54.6

主甲板142558470

内底板2611287

外底板76594642

中纵舱壁41132521

7000mm纵舱壁86356241

舷侧板60353033

横舱壁2581114

横框架20810491114

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨130151151

内底纵骨19178

外底纵骨515530

中纵舱壁加强筋24127

7000纵舱壁加强筋251616

舷侧纵骨421211

舱壁加强筋192310

整体结构强度计算书第12页共212页

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表8-7计算结果汇总（预压工况）

应力(MPa)USUM

构件

SEQVSXSYSZSXYSYZSZX(mm)

平台整体35.5

主甲板111547850

内底板2882512

外底板59503532

中纵舱壁92207449

7000mm纵舱壁105455858

舷侧板48273327

横舱壁1810710

横框架231129113131

应力(MPa)

构件

SDIRSBZTSBZB

甲板纵骨160182182

内底纵骨21157

外底纵骨10214629

中纵舱壁加强筋563221

7000mm纵舱壁纵骨251313

舷侧纵骨332111

舱壁加强筋202411

9结论

根据前述分析结果可见，平台的结构设计合理，满足规范对平台的强度和刚度要求,

在计算工况下，其应力水平小于许用应力。

整体结构强度计算书第13页共212页

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附录A：~~分析模型图

图AT分析模型图

图A-2分析模型图

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图A-4分析模型图

整体结构强度计算书第15页共212页

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图A-6分析模型图

整体结构强度计算书第16页共212页

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图A-7分析模型图

整体结构强度计算书第17页共212页

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AREAS

TYPENUM

图A-9分析模型图

图ATO分析模型图

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整体结构强度计算书第19页共212页

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图AT3分析模型图

图AT4分析模型图

整体结构强度计算书第20页共212页

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图AT5分析模型图

整体结构强度计算书第21页共212页

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图AT7分析模型图

图AT8分析模型图

整体结构强度计算书第22页共212页

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图AT9分析模型图

图A-20分析模型图

整体结构强度计算书第23页共212页

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附录B：应力与位移云图

7W

NODALSOLUTIONSEP252009

STEP-116:47:03

SUB-1

TIME=1

USUM(AVG)

RSYS=0

DMX=.046082

SMN=.031762

SMX

.031762.034944.038127.041309.044491

.033353.036536.039718.0429.046082

图B-IT平台位移云图（USUM,作业工况，横向载荷）

7VNT

AVGELEMENTSOLUTION

SEP252009

STEP=l16:47:10

SUB

TIME=1

SEQV(AVG)

TOP

DMX=•245658

SMN=582942

SMX-.137E+09

582942.611E+08.914E+08.122E+09

.157E+08.460E+08.762E+08.107E+09.137E+09

图BT-2主甲板应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第24页共212页

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AN

AVGELEMENTSOLUTIONSEP252009

STEP-116:47:12

SUB-1

TIME=1

SX(AVG)

TOP

DMX=.245658

SMN=-.230E+08

SMXA.486E+08

-.230E+08-.709E+07.832E*C7.247E+08.406E+08

-.150E+08868158.168E+08.327E+08.486E+08

图BT-3主甲板应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BT-4主甲板应力云图（SY,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第25页共212页

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图BT-5主甲板应力云图（SXY,作业工况，横向载荷）

图BT-6内底板应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第26页共212页

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图BT-7内底板应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BT-8内底板应力云图（SY,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第27页共212页

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图B-1-9内底板应力云图（SXY,作业工况，横向载荷）

图BT-10外底板应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第28页共212页

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图BTT1外底板应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BTT2外底板应力云图（SY,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第29页共212页

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图BT-13外底板应力云图（SXY,作业工况，横向载荷）

图BTT4中纵舱壁应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第30页共212页

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图BTT5中纵舱壁应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BTT6中纵舱壁应力云图（SZ,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第31页共212页

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图BTT7中纵舱壁应力云图（SXZ,作业工况，横向载荷）

图BTT87000纵舱壁应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第32页共212页

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图B-1T97000纵舱壁应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BT-207000纵舱壁应力云图（SZ,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第33页共212页

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图BT-217000纵舱壁应力云图（SZX,作业工况，横向载荷）

图BT-22舷侧板应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第34页共212页

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图BT-23舷侧板应力云图（SX,作业工况，横向载荷）

图BT-24舷侧板应力云图（SZ,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第35页共212页

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图B-1-25舷侧板应力云图（SXZ,作业工况，横向载荷）

图BT-26横舱壁应力云图（SEQV,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第36页共212页

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图BT-27横舱壁应力云图（SY,作业工况，横向载荷）

图BT-28横舱壁应力云图（SZ,作业工况，横向载荷）

整体结构强度计算书第37页共212页

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图BT-29横舱壁应力云图（SYZ,作业工况，横向载荷）