柔性管节点对海洋导管架固定平台非线性分析的影响*

刘东亮 黄怀州 阮胜福 陈 鹏

(海洋石油工程股份有限公司 天津 300451)

圆管桁架结构具有受力各向一致性、抗扭转能力强及可焊性优良等优点，是海上固定平台的主要结构形式，其中的管节点模拟目前主要采用线弹性分析法[1]，该方法将整个结构系统看成一个线弹性传力系统。

早期的线弹性传力系统研究方法假定管节点完全刚性固结，而实际上所有的节点(尤其是钢结构节点)都存在一定的柔性，是介于刚性连接与铰接之间的柔性连接。为了简化计算，早期线弹性分析中采取的理想假定不能反映节点的实际力学特征[2-4]。前人对节点的柔性行为进行了研究，文献[5]提出了一套表征管节点线弹性柔性的刚度方程；文献[6]使用有限元法对单个管节点进行了模拟，研究了其对平台结构响应的影响；文献[7]提出了一种半解析法，对海洋平台T、Y型管节点的局部柔度进行了分析；文献[8]提出了一种在有限元分析中反映管节点柔性的单元，该单元可有效地反映管节点在轴力和弯矩作用下的局部变形特性，并导出了T型、Y型以及K型管节点的局部柔度等效单元的刚度矩阵。然而，上述研究成果主要侧重于管节点的线弹性柔性行为。

随着海洋工程相关规范的逐步完善，尤其是API RP 2A 22版[9-10]的逐步采用，固定平台的非线性分析将得到逐步推广。文献[11]基于结构非线性对导管架平台进行了整体的非线性分析，也证明了非线性分析的应用价值。在非线性分析进程中，当管节点产生非线性行为时上述关于线弹性管节点的研究成果将不完全适用。……