《悬链锚腿式单点系泊设计与施工规程》

ICS93.140

P67

团体标准

T/CWTCA*****-20**

悬链锚腿式单点系泊设计与施工规程

Codefordesignandconstructionofcatenaryanchorlegsingle

pointmooring

（征求意见稿）

20**-**-**发布20**-**-**实施

中国水运建设行业协会发布

1总则

1总则

1.0.1为适应我国水运行业悬链锚腿式单点系泊技术的发展需求，统一悬链锚腿

式单点系泊的设计与施工技术，保障悬链锚腿式单点系泊工程建设安全可靠、经

济合理，制定本规程。

1.0.2本规程适用于悬链锚腿式单点系泊工程的设计、施工与质量检验等。

1.0.3本规程悬链锚腿式单点系泊的系泊系统和海底基盘及管汇基础设计采用

安全系数法。

1.0.4悬链锚腿式单点系泊工程的设计与施工除应符合本规程的规定外，尚应符

合国家现行有关标准的规定。

1

2术语

2术语

2.0.1单点系泊Singlepointmooring（SPM）

一种可供船舶系泊及流体物料传输的水上系泊设施，系泊船随着风、浪、流

的变化可围绕单个系泊点自由回转，可分为固定式和浮式。

2.0.2悬链锚腿式单点系泊Catenaryanchorlegmooring（CALM）

浮式单点系泊的一种形式，由浮筒、悬链锚腿及锚泊基础、系泊缆、漂浮软

管、水下软管和海底管汇组成，浮筒由多根辐射状布置的悬链锚腿进行锚泊定位，

通过浮筒上的系泊设施与系泊船连接，由漂浮软管、浮筒上的传输管路、水下软

管和海底管汇形成流体物料的传输通道。

2.0.3浮筒Buoy

用于支撑系泊、锚泊设施、传输管路及其他配套设施的浮动装置。

2.0.4悬链锚腿Catenaryanchorleg

连接浮筒与锚泊基础的悬垂状系泊组件，可选择锚链、钢缆、纤维缆或以上

各种形式的组合而构成。

2.0.5海底管汇Pipelineendmanifold（PLEM）

为海底管线和水下软管提供连接接口的组合体，通过海底基盘及管汇基础固

定在海床上。

3基本规定

3.0.1悬链锚腿式单点系泊的方案选用，应根据建设条件、货种及运量需求、设

计船型、海域条件、港口航道条件等，充分分析其适应性，并经技术经济比选后

确定。

3.0.2作业标准应综合考虑年运输量需求、装卸作业的安全性、结构安全性和辅

助作业船舶的适应性等条件确定，并应符合现行国家标准《油轮单点系泊作业安

全要求》（GB40875）的有关规定。

3.0.3悬链锚腿式单点系泊可适用于装卸原油、成品油等物料产品。装卸工艺方

案应根据使用功能、装卸物料的物理化学性质等合理确定，并应满足安全、环保、

节能和职业卫生等方面要求。

2

3基本规定

3.0.4悬链锚腿式单点系泊的设计使用年限宜取25年。

3.0.5悬链锚腿式单点系泊应分别考虑设计作业环境工况、设计极端环境工况和

安装工况，并应符合下列规定。

3.0.5.1设计作业环境工况指允许系泊船系泊在单点系泊上的限制性风、波浪

和流组合的环境条件，当超过限制性环境条件时，系泊船应离泊。

3.0.5.2设计极端环境工况指单点系泊应能承受的特定风、波浪和流组合的环

境条件，设计极端环境工况的风、波浪和流的重现期组合应满足下列要求：

（1）重现期为100年的波浪，及相应的风和流；

（2）重现期为100年的风，及相应的波浪和流；

（3）重现期为100年的流，及相应的波浪和风。

3.0.5.3安装工况的环境条件可根据施工窗口期的季节性环境特征确定。

3.0.6施工安装方案应结合设计要求，充分考虑船机资源和作业海域的自然条件

等，经论证后确定，并应与海底管线的施工安装相协调。

3.0.7悬链锚腿式单点系泊应按照调试及试运行计划进行系统测试，调试及试运

行满足要求后方可投产使用。

3.0.8悬链锚腿式单点系泊运营使用过程中应定期进行检测和维护，检测周期应

根据检测对象的重要性、易损坏程度、运行状态等因素确定。

3

4设计基础条件

4设计基础条件

4.0.1悬链锚腿式单点系泊设计应具备设计船型、物料、自然环境条件等基础资

料。

4.0.2设计船型应结合运量需求、运输经济性、航行条件、自然条件和未来运输

船型的发展趋势等因素综合分析确定。设计船型的具体尺度和参数应根据实船尺

度通过统计分析论证确定，油船船型部分参数可参照附录A中相应吨级的设计

船型尺度确定。

4.0.3物料特性应包括拟装卸物料品种的组分、密度、粘度、凝点、闪点、含水

量、含蜡量等。

4.0.4自然环境条件应包括气象、水文、地形地貌、泥沙运动、地质、地震等，

基础资料的范围、时限、可靠性、代表性应满足设计需要。

4.0.4.1气象资料应包括气温、风、降水、雾、雷暴、相对湿度等，以及台风、

寒潮等灾害性气候。

4.0.4.2水文资料应包括潮位、波浪、海流、冰凌等。

4.0.4.3气象、水文资料的观测和统计分析应符合现行行业标准《水运工程水

文观测规范》（JTS132）、《海港总体设计规范》（JTS165）和《港口与航道

水文规范》（JTS145）的有关规定。

4.0.4.4地形、地貌条件应基于近期的地形测量和相关调查资料，应对工程所

在海域的水深条件以及海底起伏状况、海底管缆、障碍物和爆炸物等进行调查和

测量，并应符合国家现行标准《海洋工程地形测量规范》（GB17501）、《海洋工

程地形地貌调查》（GB/T12763.10）、《水运工程测量规范》（JTS131）等的有关

规定。测量范围不应小于以单点为中心，边长为2.5倍作业水域半径的方形水域。

4.0.4.5工程选址位于泥沙运动活跃区域时，应收集、分析泥沙运动资料，评

估选址海域的海床稳定性、演变规律和泥沙运动对工程的影响。

4.0.4.6现场地质调查、勘探、土工试验、原位测试等地质勘察工作，应符合

国家现行标准《岩土工程勘察规范》（GB50021）、《海洋工程地质调查》（GB/T

12763.11）和《水运工程岩土勘察规范》（JTS133）等的有关规定。

4.0.4.7抗震设防烈度应采用现行国家标准《中国地震动参数区划图》（GB

18306）的地震基本烈度。

4

4设计基础条件

4.0.5悬链锚腿式单点系泊设计所需的其他基础资料应包括下列内容：

（1）工程相关规划；

（2）后方罐区、炼厂设计、建设资料；

（3）施工条件；

（4）工程区域渔业活动现状；

（5）生态及环境现状等。

5

5选址与总平面布置

5选址与总平面布置

5.1一般规定

5.1.1悬链锚腿式单点系泊的工程选址应符合城市规划、港口总体规划、海洋功

能区划等要求，并应充分评估新建设施对现有及规划港口、岸线和海洋功能区等

的影响。

5.1.2悬链锚腿式单点系泊的建设规模应根据后方产业的发展需求、船型、运输

经济性等综合确定，并应考虑预留发展余地。

5.1.3悬链锚腿式单点系泊的进港航道应符合现行行业标准《海港总体设计规范》

（JTS165）和《航道工程设计规范》（JTS181）的有关规定。通航条件复杂时，

应进行船舶操纵模拟试验。

5.1.4悬链锚腿式单点系泊应根据当地自然条件、靠泊船型、作业流程、安全环

保要求等，配置消拖船、交通艇等港作船舶。港作船舶的配置应满足协助船舶靠

离泊作业、安全值守、拖艉、消防、防污应急、系泊缆和软管的连接作业等需求。

5.2选址

5.2.1悬链锚腿式单点系泊的选址应根据港口规划、到港船型、后方罐区、海底

管线的布置等，充分考虑装卸物料的火灾危险性和船舶靠离泊作业的安全性，选

择在水域开阔位置。

5.2.2作业水域应选择在海底地形相对平坦、天然水深及平面尺度足够、海床稳

定的海域，并宜接近海底管线登陆点。作业水域和航道应避免人工疏浚。

5.2.3工程选址应考虑下列因素的影响：

（1）拟选区域水下地形、地貌、地质、气象、水文、泥沙、地震等自然条

件；

（2）拟选区域周边航道、锚地配套条件和整体通航环境等；

（3）拟选区域周边已有建筑物、设施、保护区、渔业活动等；

（4）后方罐区、炼厂等。

5.2.4悬链锚腿式单点系泊不宜选择在封冻海域。

6

5选址与总平面布置

5.2.5陆域设施选址应便于运营管理，并宜与后方厂区统筹布置，工作船泊位应

选择在便于船舶进出、距离近、掩护条件良好的近岸区域。

5.3总平面布置

5.3.1悬链锚腿式单点系泊的水域布置应包括回转水域和作业水域，水域范围内

不应布置其他与悬链锚腿式单点系泊无关的海底管线、平台等构筑物。水域平面

布置如图5.3.1所示。

图5.3.1水域平面布置示意图

5.3.2悬链锚腿式单点系泊的回转水域平面布置应符合下列规定。

5.3.2.1回转水域指系泊船舶围绕系泊点旋转时经过的圆形水域。回转水域的

半径可按式（5.3.2）计算：

R1=LOA+r+l+e（5.3.2）

式中R1——回转水域半径（m）；

LOA——设计代表船型的船舶总长（m）；

r——设计作业环境工况下浮筒的最大水平位移（m）；

l——系泊荷载作用下系泊缆的水平投影长度（m）；

e——安全富裕量（m），取30m。

5.3.2.2系泊作业需拖轮拖艉辅助时，回转水域范围应相应增加。

5.3.2.3回转水域边线应与周边航道、锚地、水上水下构筑物、管线等留有足

够的安全间距。回转水域边界与航道边线的间距不宜小于3倍设计船长，与非危

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5选址与总平面布置

险品船舶锚地边线的间距不宜小于1000m，与水上水下等碍航构筑物的间距不宜

小于1500m，必要时应对安全间距进行专题论证。

5.3.3悬链锚腿式单点系泊的作业水域平面布置应符合下列规定。

5.3.3.1作业水域宜按圆形考虑，其半径可按式（5.3.3）计算：

R2=3LOA+r+l（5.3.3）

式中R2——作业水域半径（m）；

LOA——设计代表船型的船舶总长（m）；

r——设计作业环境工况下浮筒的最大水平位移（m）；

l——系泊荷载作用下系泊缆的水平投影长度（m）。

5.3.3.2作业水域不应占用公共航道、锚地及其他限制水域。

5.3.3.3作业水域应考虑与公共航道、航路的衔接。

5.3.4悬链锚腿式单点系泊回转水域及作业水域内的设计水深应满足最大设计

船型在设计作业环境工况下的系泊及航行安全要求，并应符合下列规定。

5.3.4.1设计水深的计算基准面应采用当地理论最低潮面。

5.3.4.2设计水深的确定应考虑以下因素影响：

（1）船型尺度及其他有关参数；

（2）潮位变化；

（3）波高、波周期及波向；

（4）风速分布及盛行风向；

（5）船舶升沉、横摇和纵摇运动量；

（6）海床底质坚硬程度及突出海床面障碍物；

（7）水下地形测量精度；

（8）设计年限内因泥沙运动而产生的海床面变化。

5.3.4.3悬链锚腿式单点系泊的设计水深可按式（5.3.4-1）计算：

D=T+Z1+Z2+Z3+Z4+Z5（5.3.4-1）

式中D——设计水深（m）；

T——设计船型满载吃水（m）；

Z1——龙骨下最小富裕深度（m），取1m；

Z2——风、波浪、流作用下船舶垂向运动量的最大值（m），根据数值

计算或物模试验确定；

8

5选址与总平面布置

Z3——海底障碍物高度（m），根据海底管线、海底管汇的布置形式

确定，经风险评估系泊船舶意外碰撞海底管汇的风险较小时，可

不考虑海底管汇高度的影响；

Z4——水下地形测量误差（m），取0.3m；

Z5——备淤富裕深度（m），取设计使用年限内的淤积量。

5.3.4.4规划选址和可行性研究阶段，当缺少相关资料时，设计水深可按式

（5.3.4-2）估算：

D=kT（5.3.4-2）

式中D——设计水深（m）；

k——设计水深系数，当波浪平均周期不大于8s时可取1.25～1.50，船

型较小或环境条件较差时应取大值；

T——设计船型满载吃水（m）。

5.3.4.5当选址区域水深条件不能充分满足满载设计船型在设计作业环境工

况下的水深要求时，可适当限制船舶吃水。

5.3.5工作船泊位及陆域设施应符合现行行业标准《海港总体设计规范》（JTS

165）和其他相关行业标准的有关规定。

5.3.6海底管线的布置应符合现行行业标准《海底管道系统规范》（SY/T10037）

的有关规定。

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6装卸工艺

6装卸工艺

6.1一般规定

6.1.1悬链锚腿式单点系泊的工艺系统由浮筒上工艺设施、海底管汇、漂浮软管

和水下软管组成，其配置应根据系泊设施的特点和作业要求确定。

6.1.2悬链锚腿式单点系泊的工艺系统应具有防止泄漏、防止事故扩散和海洋环

境污染的安全措施。

6.2工艺系统

6.2.1悬链锚腿式单点系泊的工艺系统设计应符合下列规定。

6.2.1.1工艺流程应根据装卸货种、运量及船型、作业功能、物料特性等要求

进行设计，并应满足装卸船、吹扫等生产和检修作业需要。

6.2.1.2工艺系统应与设计船型的装卸能力及要求相适应。

6.2.1.3工艺系统应具备可排空或置换输油软管内残液的功能，不得直接排放。

6.2.1.4工艺设备和管道应满足正常作业条件下的最大装卸量的要求。物料在

管道中的设计流速，应经技术经济比选后确定，并应控制在物料特性允许的静电

安全流速范围内。油品管道设计流速不应大于4.5m/s。

6.2.1.5工艺系统应设置紧急情况下与船舶脱离的装置。

6.2.1.6工艺系统应设置压力和温度仪表设施，必要时应设置安全保护装置。

6.2.2悬链锚腿式单点系泊的工艺管道设计应符合下列规定。

6.2.2.1工艺管道布置应满足工艺流程、安装、操作和维修的要求。

6.2.2.2工艺管道的设计和材料选用应符合压力、温度、装卸物料特性等工艺

条件和环境、荷载等条件的要求，并应符合国家现行标准的有关规定。

6.2.2.3工艺管道应进行应力分析，必要时应采取补偿或补强措施。

6.2.2.4管道及其附件布置应便于工作人员操作和应急脱险。

6.2.3浮筒工艺管道应设置连接固定部分与旋转部分的旋转接头，并应符合下列

规定。

6.2.3.1任何部件不应影响旋转接头在水平方向360゜自由旋转。

6.2.3.2旋转接头的主要部件应符合防腐和耐磨要求。

6.2.3.3旋转接头管道接口所承受的外部荷载不应超过许用范围。

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6装卸工艺

6.2.3.4旋转接头的旋转中枢应装设润滑装置。

6.2.3.5旋转接头应配备具有探测和报警功能的泄漏收集装置。

6.2.4悬链锚腿式单点系泊的海底管汇工艺可由管道、管件、阀门、连接法兰、

绝缘法兰和清管装置等构成，并应符合下列规定。

6.2.4.1海底管汇工艺应适应各工况荷载及变形的影响，并设置相应的约束支

架。

6.2.4.2海底管汇工艺应设置切断阀，并宜具有远程和手动操作功能。

6.3软管

6.3.1软管设计应符合下列一般规定。

6.3.1.1软管应适应海洋环境下装卸作业的需求，结构强度应满足波浪和海流

等环境荷载作用要求，布置形式不得妨碍船舶航行。

6.3.1.2软管结构形式应符合物料特性、外部极端环境、安装条件、温度、压

力波动和船舶偏移量等因素的要求。

6.3.1.3软管不应承受系泊荷载，并应采取防止污垢和摩擦等引起机械损伤的

保护措施。

6.3.1.4软管应考虑压力、轴向力和疲劳等因素。软管容许轴向荷载应为最小

破坏荷载的1/3，破坏荷载由制造厂商确定。软管设计寿命不应小于3年。

6.3.1.5软管规格应根据水力计算确定。软管设计流速不应大于21m/s，额定

工作压力不应低于1.5MPa，并应能承受不低于1.5倍额定工作压力的偶然压力。

6.3.1.6软管应满足物料安全输送的需要，应采用双骨架结构，内、外层应单

独具备在正常操作下的额定承压能力，并应设置泄漏监测装置。

6.3.1.7软管管径规格宜按下列尺寸系列选择：DN150、DN200、DN250、DN300、

DN350、DN400、DN500、DN600。

6.3.1.8软管单节长度规格宜按下列尺寸系列选择：9.1m、10.7m、12.2m。

6.3.2水下软管的设计除应符合第6.3.1条的规定外，还应符合下列规定。

6.3.2.1空管应能承受76m海水深度的静水压力。

6.3.2.2水下软管弯曲半径为4倍公称直径时，不应出现损坏或永久变形。

6.3.2.3水下软管构型应适应悬链锚腿式单点系泊浮筒的运动和环境荷载，可

采用灯笼型、缓S型和陡峭S型，不同水下软管构型如图6.3.2所示。水下软管

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6装卸工艺

构型应通过水动力计算确定其适应性，并可根据水下软管构型需要设置水下浮力

支撑结构。

（a）灯笼型（b）缓S型（c）陡峭S型

图6.3.2水下软管构型

6.3.3漂浮软管可由主管、变径管、尾管、接船管及阀门、盲法兰、辅助起吊装

置、快速接头等辅助设备组成，漂浮软管的设计除应符合第6.3.1条的规定外，

还应符合下列规定。

6.3.3.1接船管一端应安装盲法兰，并应设置辅助起吊装置。可根据项目需要

设置快速接头。每组漂浮软管应配备快速双向截断阀。

6.3.3.2漂浮软管与船舶集管法兰连接应采取电气绝缘措施，并宜选用不导电

尾管。

6.3.3.3接船管及尾管应适应跨越油轮栏杆时的弯曲变形。漂浮软管弯曲半径

为6倍公称直径时不应出现损坏或永久变形。

6.3.3.4漂浮软管长度应结合浮筒运动量和设计船型尺度要求确定，长度可按

图6.3.3及式（6.3.3）计算：

图6.3.3漂浮软管计算示意图

Lz=L1+（L2+E）+（L3+L4）+H1+H2+L5+∆（6.3.3）

式中Lz——漂浮软管总长度（m）；

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6装卸工艺

L1——浮筒中心至系泊吊耳距离（m）；

L2——系泊缆和摩擦链的长度（m）；

E——系泊缆伸长量（m），可取L2值的22%；

L3——油轮船艏至船舶集管法兰中心距离（m）；

L4——船舶集管法兰中心至端部距离（m）；

H1——油轮最大干舷高度（m）；

H2——船舶集管法兰高度（m）；

L5——船舷至船舶集管法兰距离（m）；

∆——设计富裕量（m），可取10m。

6.4通过能力

6.4.1悬链锚腿式单点系泊设计通过能力应根据靠泊船型的实际装卸量、净装卸

作业及辅助作业时间、年可营运天数、泊位有效利用率等因素综合确定，可按式

（6.4.1-1）~式（6.4.1-3）估算：

1

푃푡=훼𝑖（6.4.1-1）

∑

푃푡𝑖

푇푦퐴휌푡푑

푃푡푖=퐺（6.4.1-2）

푡푧+푡푓+푡ℎ

퐺

푡=（6.4.1-3）

푧푝

式中푃푡——泊位设计通过能力（t/a）；

훼푖——各类船舶年装卸不同物料产品的数量占泊位年装卸总量的百分

比（%）；

푃푡푖——与αi相对应的泊位年通过能力（t/a）；

푇푦——泊位年可营运天数（d）；

퐴𝜌——泊位有效利用率（%），可取55%~70%；

푡푑——昼夜小时数，取24h；

G——设计船型的实际装卸量（t）；

푡푧——装卸一艘船舶所需的净装卸时间（h），可根据同类单点系泊的营

运资料和船舶装卸设备容量综合考虑。

푡푓——船舶的装卸辅助作业、技术作业及船舶靠离泊时间之和（h）；

13

6装卸工艺

푡ℎ——候潮、候流或不在夜间进出航道和靠泊、离泊需增加的时间（h），

可根据船舶从进港到出港全过程的各个操作环节，绘制流程图来

确定；

p——设计船时效率（t/h），按品种、船型、设备能力和营运管理等因素

综合分析确定。

6.4.2悬链锚腿式单点系泊的净装卸作业푡푧、装卸辅助作业时间、技术作业和船

舶靠离泊时间之和푡푓在无准确资料时可按表6.4.2-1～表6.4.2-2确定。

表6.4.2-1悬链锚腿式单点系泊净装卸时间

船舶吨级

5000080000100000120000150000200000250000300000

DWT（t）

净装船

12~1614~1715~1815~1816~20202020

时间（h）

净卸船

17~1822~2524~2724~2726~3030~3535~5035~50

时间（h）

表6.4.2-2悬链锚腿式单点系泊部分单项作业时间

项目靠泊时间接管时间联检商检拆管时间离泊时间

时间

1.0~1.51.0~1.51.0~2.51.0~2.50.5~1.00.5~1.0

（h）

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7系泊系统

7系泊系统

7.1一般规定

7.1.1悬链锚腿式单点系泊的系泊系统应由浮筒、悬链锚腿、锚泊基础和系泊缆

等设施组成，系泊系统的设计应进行水动力分析和系泊分析。

7.1.2水动力分析和系泊分析应采用数值模拟方法，必要时应采用物理模型试验

验证，模型试验所模拟的系泊船、浮筒、悬链锚腿和软管等的水动力特征应与实

际一致。

7.2荷载及荷载组合

7.2.1作用在悬链锚腿式单点系泊上的荷载可分为自重荷载、功能荷载、环境荷

载、地震荷载和意外荷载，并应符合下列规定。

7.2.1.1作用在悬链锚腿式单点系泊上的自重荷载应包括：

（1）结构自重；

（2）永久压载和固定设备的自重；

（3）储存的材料、设备、货物等的自重。

7.2.1.2作用在悬链锚腿式单点系泊上的功能荷载应包括：

（1）人员荷载；

（2）设备荷载；

（3）安装荷载。

7.2.1.3作用在悬链锚腿式单点系泊上的环境荷载应包括：

（1）静水压力；

（2）波浪荷载；

（3）海流荷载；

（4）风荷载；

（5）雪和冰荷载；

（6）温度荷载。

7.2.1.4悬链锚腿式单点系泊应考虑地震荷载影响。

7.2.1.5悬链锚腿式单点系泊应考虑落物、碰撞、意外进水和爆炸等意外荷

载。

15

7系泊系统

7.2.2悬链锚腿式单点系泊的设计，应根据设计内容和相应的设计工况考虑可能

发生的最不利荷载组合。

7.2.3作用在系泊船和单点系泊装置上的风荷载可由计算分析确定，必要时应经

模型试验验证，计算分析应符合下列规定。

7.2.3.1作用在系泊船和单点系泊装置上的风荷载可按定常风荷载考虑，计算

风速应按1min平均最大风速取值。必要时也可按定常风荷载和风波动分量引起

的低频风荷载考虑，定常风荷载的计算风速应按1h平均风速取值，低频风荷载

应由适宜的阵风谱确定。

7.2.3.2风荷载应通过对每个受风面上的风荷载求和得到，受风面上的风荷载

可按式（7.2.3-1）计算：

퐹푤=푃푤퐴푤（7.2.3-1）

式中퐹푤——风荷载（kN）；

2

푃푤——风压（kN/m）；

2

퐴푤——受风面积，受风构件垂直于风向的投影面积（m）。

7.2.3.3浮式结构或单元上的风压푃푤可按式（7.2.3-2）~式（7.2.3-4）计算：

−32

푃푤=0.610×10퐶푠퐶ℎ푉푤（7.2.3-2）

푉1min=1.11푉10min（7.2.3-3）

푉1min=1.18푉1ℎ（7.2.3-4）

式中퐶푠——形状系数，形状系数应根据受风结构或单元的体型特征确定，

典型结构的形状系数可按表7.2.3-1取值；

퐶ℎ——风压高度变化系数，可按表7.2.3-2取值；

푉w——设计风速，取海平面以上10m高度处1min平均最大风速；

푉1min——1min平均最大风速；

푉10min——10min平均最大风速；

푉1h——1h的平均最大风速。

表7.2.3-1形状系数

形状퐶푠

圆柱体0.50

球体0.40

大平面（船壳、甲板室、平滑的甲板下表面）1.00

孤立结构（起重机、梁等）1.50

16

7系泊系统

暴露的甲板下横梁和桁材1.30

表7.2.3-2风压高度变化系数

퐶ℎ

海平面以上的高度（m）

1min平均风速1h平均风速

0.0~15.31.001.00

15.3~30.51.181.23

30.5~46.01.311.40

46.0~61.01.401.52

7.2.3.4作用在系泊船上的定常风荷载可按附录B估算。

7.2.4作用在系泊船和单点系泊装置上的波浪荷载可由计算分析确定，必要时应

经模型试验验证。计算分析应符合下列规定。

7.2.4.1波浪荷载应通过波谱确定，采用的波谱应与工程海域的波浪特性相一

致，在环境条件恶劣的浅水区域，应充分考虑波谱的谱宽和形状。

7.2.4.2当构件截面特征尺度퐷与波长L的比值퐷/퐿≤0.2时为小尺度构件，

퐷/퐿>0.2时为大尺度构件。小尺度构件的波浪力可按式（7.2.4-1）~式（7.2.4-3）

计算：

퐹=퐹퐷+퐹퐼（7.2.4-1）

1

퐹=𝜌퐶D|푢−푥̇|(푢−푥̇)（7.2.4-2）

퐷2푤퐷

ππ

퐹=𝜌퐶퐷2(푢̇−푥̈)+𝜌퐷2푢̇

퐼4푤퐴4푤

π

=𝜌퐷2(퐶푢̇−퐶푥̈)（7.2.4-3）

4푤푀퐴

式中퐹——小尺度构件垂直于其轴线方向单位长度上的波浪力（kN/m）；

퐹퐷——速度力（kN/m）；

퐹퐼——惯性力（kN/m）；

33

𝜌푤——海水密度（t/m），取1.025t/m；

퐶퐷——速度力系数,对圆形构件，可取0.6～1.2；

퐷——构件特征尺度（m），圆形构件取直径，锚链取公称锚径；

푢——垂直于构件轴线的水质点速度分量（m/s），当考虑海流与波浪

联合作用时，푢为波浪水质点的速度矢量与海流速度矢量之和在

垂直于构件方向上的分量；

푥̇——垂直于构件轴线的构件速度分量（m/s）；

17

7系泊系统

퐶퐴——附加质量系数；

푢̇——垂直于构件轴线的水质点加速度分量（m/s2）；

푥̈——垂直于构件轴线的构件加速度分量（m/s2）；

퐶푀——附加惯性力系数，퐶푀=1+퐶퐴，对圆形构件，可取1.3～2.0。

7.2.4.3悬链锚腿式单点系泊水下系泊构件的速度力系数和惯性力系数应由模

型试验确定，当缺乏相关数据时，典型构件可按表7.2.4-1～表7.2.4-2取值。

表7.2.4-1速度力系数

缆索类型横向切向

有档锚链2.601.40

无档锚链2.401.15

水下软管1.20/

表7.2.4-2惯性力系数

缆索类型横向切向

锚链2.001.50

水下软管1.80/

7.2.4.4作用在系泊船或大尺度构件上的波浪力及波浪运动响应，应采用势流

波浪运动学理论确定，波浪荷载应包括一阶波频力、二阶低频力和平均波漂力。

7.2.5作用在系泊船和单点系泊装置上的海流荷载应由计算分析确定，必要时应

经模型试验验证。计算分析应符合下列规定。

7.2.5.1作用在系泊船和单点系泊装置上的海流荷载可按定常荷载考虑。

7.2.5.2作用在浮筒、系泊锚链、水下软管或其他水下构件上的海流荷载可按

式（7.2.5）计算：

1

퐹=𝜌퐶퐴푢|푢|（7.2.5）

푐2푤퐷푐푐푐

式中퐹푐——海流荷载（kN）；

33

𝜌푤——海水密度（t/m），取1.025t/m；

퐶퐷——速度力系数，圆形构件可取0.6～1.2；

2

퐴푐——构件垂直于海流方向的投影面积（m）；

푢푐——海流流速（m/s）。

7.2.5.3作用在系泊船上的海流荷载可按附录C估算。

18

7系泊系统

7.2.6波浪荷载、海流荷载应考虑海洋生物的影响，应根据海洋生物的生长情况

对构件重量、直径和速度力系数进行修正。

7.2.7悬链锚腿式单点系泊上的其他荷载可按现行行业标准《港口工程荷载规范》

（JTS144）的有关规定确定。

7.2.8系泊分析的环境荷载应考虑可能的最不利方向组合，并应根据现场环境条

件确定风、波浪和流的夹角，环境荷载方向组合如图7.2.8所示。当资料不足时

可按下列环境荷载方向组合考虑。

7.2.8.1系泊分析应考虑风、波浪和流之间的共线和非共线方向组合。

7.2.8.2非共线的环境条件方向至少应考虑以下组合情况：

（1）风和流共线，且都与波浪成30°夹角；

（2）风与波浪的夹角为30°，流与波浪的夹角为90°。对于波浪条件为控

制条件的情况，流和波浪之间的角度间隔可小于90°，但不应小于45°。

图7.2.8环境荷载方向组合

7.2.8.3悬链锚腿式单点系泊受风速、风向急剧变化的阵风影响时，系泊分析

应采用时域动力分析方法，风速、风向的时域过程宜根据实测资料分析确定。

7.3系泊分析

7.3.1悬链锚腿式单点系泊的设计应进行系泊分析，系泊计算分析的内容应包括：

（1）系泊船和浮筒的运动量、偏移量分析；

（2）锚链长度分析；

（3）锚链张力、系泊缆张力分析；

（4）锚泊基础外荷载分析；

（5）锚链疲劳分析。

7.3.2悬链锚腿式单点系泊的系泊分析应符合下列要求。

19

7系泊系统

7.3.2.1系泊分析应包括完整条件和一根锚腿破断或失效的破损条件，并应考

虑以下设计工况：

（1）完整条件设计作业环境工况；

（2）完整条件设计极端环境工况；

（3）破损条件设计作业环境工况；

（4）破损条件设计极端环境工况。

7.3.2.2系泊分析中应考虑系泊船装载状况变化的影响，至少应考虑系泊船压

载和满载两种装载状况。

7.3.2.3系泊分析应采用极端高水位、极端低水位以及之间的不利水位与相应

环境荷载组合。

7.3.3当波浪周期远小于系泊船纵荡、横荡、艏摇运动的固有周期时，可不考虑

系泊系统质量及弹性对一阶波频运动的影响。

7.3.4系泊分析可根据具体情况选择准静力分析方法、频域动力分析方法或时域

动力分析方法，所采用的系泊分析方法应能准确反映系泊体系的运动和张力响应，

详细设计阶段宜采用时域动力分析方法。

7.3.5当采用准静力分析方法时，锚链、系泊缆的最大张力可根据系泊系统平均

偏移处的静刚度及偏移量幅值确定，系泊系统的静刚度可按悬链理论确定。

7.3.6采用频域动力分析方法进行系泊分析时，系泊船、浮筒的最大偏移量可按

式（7.3.6-1）和式（7.3.6-2）计算，并取其较大值：

（）

XmaxXXmax,lfX13,wf7.3.6-1

XXXX（7.3.6-2）

max13,lfmax,wf

式中푋푚푎푥——最大偏移量（m）；

푋̅——平均偏移（m）；

푋푚푎푥,lf——低频运动最大单幅值（m）；

푋1/3,푤푓——波频运动有效单幅值（m）；

푋1/3,푙푓——低频运动有效单幅值（m）；

푋푚푎푥,푤푓——波频运动最大单幅值（m）。

7.3.7当采用频域动力分析方法时，锚链、系泊缆的最大张力可按式（7.3.7-1）

和式（7.3.7-2）计算，并取其较大值：

（）

TmaxTTmax,lfT13,wf7.3.7-1

TTTT（7.3.7-2）

max13,lfmax,wf

20

7系泊系统

式中푇푚푎푥——锚链或系泊缆的最大张力（kN）；

푇̅——锚链或系泊缆的平均张力（kN）；

푇푚푎푥,푙푓——由频域分析方法确定的最大低频张力（kN）；

푇1/3,푤푓——由频域分析方法确定的有效波频张力（kN）；

푇1/3,푙푓——由频域分析方法确定的有效低频张力（kN）；

푇푚푎푥,푤푓——由频域分析方法确定的最大波频张力（kN）。

7.3.8当采用时域动力分析方法时，模拟时长不应小于3小时，系泊船、浮筒的

最大偏移量和锚链、系泊缆的最大张力应根据时域计算结果统计确定。

7.3.9悬链锚腿式单点系泊的最大允许偏移量应符合下列规定。

7.3.9.1系泊系统达到最大偏移量时，水下软管变形应满足使用要求。

7.3.9.2当锚泊基础不能承受上拔力时，锚链应有足够的长度，系泊系统达到

最大偏移量时，锚泊基础处锚链应仍保持与海底相切。

7.3.10悬链锚腿式单点系泊锚链张力的安全系数应按式（7.3.10）计算，最小安

全系数应符合表7.3.10的要求。

퐹

퐾=c푏（7.3.10）

푇푐푚푎푥

式中퐾——安全系数；

퐹푐푏——锚链最小破断力（kN），应考虑腐蚀及磨损的影响，单面平均

腐蚀及磨损量不宜小于0.2mm/a；

푇푐푚푎푥——由系泊分析确定的最大锚链张力（kN）。

表7.3.10锚链张力最小安全系数

设计工况准静力分析动力分析

完整条件设计作业工况2.702.25

完整条件极端环境工况2.001.67

破损条件设计作业工况1.801.57

破损条件极端环境工况1.431.25

7.3.11悬链锚腿式单点系泊系泊缆的安全系数应按式（7.3.11）计算，最小安全

系数应符合表7.3.11的要求。

퐹

퐾=푙푏（7.3.11）

푇푙푚푎푥

式中퐾——安全系数；

퐹푙푏——系泊缆最小破断力（kN）；

21

7系泊系统

푇푙푚푎푥——由系泊分析确定的最大系泊缆张力（kN）。

表7.3.11系泊缆张力最小安全系数

2根系泊缆2.50

1根系泊缆1.67

7.3.12悬链锚腿式单点系泊锚泊基础的最大荷载应按式（7.3.12-1）和式

（7.3.12-2）计算：

푃=푇푐푚푎푥−푊ℎ−퐹（7.3.12-1）

퐹=푓퐿푊（7.3.12-2）

式中푃——锚泊基础的最大荷载（kN）；

푇푐푚푎푥——系泊分析确定的最大锚链张力（kN）；

푊——锚链单位长度浮重量（kN/m），取0.87倍锚链水上重量；

ℎ——水深（m）；

퐹——锚链与海底的摩擦力（kN）；

f——锚链与海底的静摩擦系数，取1.0；

L——相应工况条件下锚链与海底的接触长度（m）。

7.3.13悬链锚腿式单点系泊的锚链应进行疲劳分析，并应符合下列规定。

7.3.13.1疲劳寿命应结合工程区的长期环境条件分布经计算确定，长期环境

条件分布可由离散的设计工况及年出现概率表示。疲劳寿命不应小于系泊系统设

计使用年限的3倍。

7.3.13.2疲劳分析所采用的T—N曲线应由试验确定，当缺少条件时，普通链

环可按式（7.3.13-1）采用，锚链各连接链环的疲劳强度不应小于普通链环。

푁푇푀=퐾（7.3.13-1）

式中푁——许用循环次数；

푇——锚链张力范围与破断强度比值，锚链破断强度应考虑腐蚀及磨损

的影响，可取0.5倍设计使用年限内的腐蚀及磨损量；

푀——T—N曲线斜率，锚链取3.0；

퐾——T—N曲线截距，无档锚链取316，有档锚链取1000。

7.3.13.3疲劳分析应采用动力分析方法或模型试验确定张力范围。

7.3.13.4对每一根锚链，应计算其在每一疲劳计算设计工况下的张力响应幅，

并按式（7.3.13-2）和式（7.3.13-3）计算年疲劳累积损伤率及疲劳寿命：

22

7系泊系统

푚푛푛𝑖

퐷=∑푗=1푃푗∑푖=1（7.3.13-2）

푁𝑖

1

푆=（7.3.13-3）

퐷

式中퐷——年疲劳累积损伤率；

m——疲劳计算设计工况数；

푃푗——第j设计工况年出现概率；

n——第j设计工况条件下统计的应力范围组次数；

푛푖——第i张力范围的循环作用次数；

푁푖——在第i张力范围下，由T—N曲线确定的许用循环次数；

푆——疲劳寿命（年）。

7.4浮筒

7.4.1悬链锚腿式单点系泊浮筒的材料、焊接、结构和稳性等应根据使用要求、

环境特点、制造工艺、施工安装流程等合理确定，并应符合安全、经济、耐久及

便于维护的原则。

7.4.2浮筒所采用的钢材应符合现行国家标准《船舶及海洋工程用结构钢》（GB

712）的有关规定。

7.4.3浮筒结构构件类型应按照其失效后果的严重性，分为特殊构件、主要构件

和次要构件，构件的钢材等级应由构件所处位置的最低设计温度、构件类型和构

件厚度共同决定，并应按表7.4.3确定。

表7.4.3构件厚度限值（mm）

最低设计温度(°C)

构件类型钢材等级

100-10-20-30

D3530252015

E7060504030

特殊构件AH1510———

DH3025201510

EH6050403020