1.一种极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,井架主要包括由下向上依次连接的天车座(1)、底座底部(2)、下体斜段(3)、底座顶部(4)、上体直段(5)和上体收口(6)组成的井架;其综合载荷设计计算自动完成加载、计算和校核;满足不同极地环境工况载荷的加载和计算;采用图形用户交互方式建立模型,然后加载运算,所有工作均在同一界面内完成,最终自动生成计算报告;
其计算过程主要包括如下步骤:
S1,建立结构力学模型;
S2,设定工况,对结构进行模拟工况组合,进行加载计算;
S3,校核及判断。
2.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S1中,
S1-1,依次对天车座(1)、上体收口(6)、上体直段(5)、下体斜段(3)、底座顶部(4)和底座底部(2)的节点进行编号;
S1-2,依次对天车座(1)、上体收口(6)、上体直段(5)、下体斜段(3)、底座顶部(4)和底座底部(2)的单元进行编号;
S1-3,依次导入单元属性对应材料列表、材料规格列表和基本载荷输入列表。
3.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S2中,其工况参数主要包括最大钩载、井架高度、作业工况风速、最大风速、满立根时立根重量、转盘载荷、抗地震加速度和积雪厚度及载荷。
4.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S2中,采用SAFI软件进行加载计算;其中风载荷加载根据单个构件风载计算公式Fm=0.003338×Ki×Vz2×Cs×A,式中,Ki为风速系数,Vz为高度系数,Cs为结构件形状系数,A为迎风横截面积,SAFI软件自动计算出单元结构及附件结构上的风力Fm,并将单元结构及附件结构上的风力进行自动求和得到结构件上的总风力ΣFm。
5.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S2中,输出组合工况下井架结构单元UC值的单元列表。
6.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S3中,在工况组合,也即是作业工况、可预期工况、非预期工况和地震工况下,将加载计算结果的单元列表中的UC值与AISC335-89规范允许值进行对比,当单元列表中的UC值小于AISC335-89规范允许值1.0时,则所有构件综合强度足够,反之则强度不足够。
7.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S3中,还包括滑动校核;其中结构与地面间的摩擦力为F1,其倾翻校核参数包括整个钻井结构干重量、结构与地面的摩擦系数;校核风速作用下钻井正面风力为F2,F1/F2小于F1时,则钻井不会滑动;或者,校核风速作用下钻井侧面风力为F3,F1/F3小于F1时,则钻井不会滑动。
8.根据权利要求1所述的极地环境井架结构综合载荷设计计算方法,其特征是,在S3中,还包括倾翻校核;钻井结构干重t,重心离倾翻线距离L,校核正面或侧面风力为F,作用中心离地面高度H,风载力矩M1=F×H,钻井重量力矩M2=G×L,当M2/M1>1.25时,则钻井不会倾翻。