本发明专利技术涉及一种海洋平台桩体模拟装置，包括桩芯、桩套以及配重块，其中，桩套套设在桩芯的外部，桩套与桩芯刚性连接，桩套与桩芯之间具有储水空腔，配重块设置在桩芯上。模拟装置需要根据实际的海洋平台桩体方案进行对应的设置，其中，配重块整体主要用于消除模拟装置与海洋平台桩体之间的质量差别。示例性的是，试验时，将模拟装置投入到水池当中，同时向储水空腔中填充水，通过水池对模拟装置模拟海流和波浪存在流固动力耦合作用，从而通过钢桩水动力试验对海上打桩作业方案进行安全性评估，对指导工程实践有重要意义。对指导工程实践有重要意义。对指导工程实践有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
海洋平台桩体模拟装置以及模拟方法
[0001]本专利技术涉及海洋工程
，特别涉及一种海洋平台桩体模拟装置以及模拟方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着各地经济快速发展和能源需求不断增大，海上油气资源开发不断进步，作业水深日益增加。固定式海洋平台仍是当前近海油气开发的主要方式。导管架平台依靠在海底每个桩腿周围打入多根钢桩进行固定。由于作业水深的增加，钢桩的长度和直径也不断增加。在打桩作业过程中，钢桩与周围海流和波浪存在流固动力耦合作用，从而影响作业安全。目前没有试验装置能够对海上打桩作业方案进行安全性评估，故亟需一种能够模拟作业的试验装置，在进行海上打桩作业前对方案进行安全性的评估。
技术实现思路
[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供一种海洋平台桩体模拟装置以及模拟方法，建立一种通用性高的钢桩试验装置，能够对海上打桩作业进行模拟。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]一种海洋平台桩体模拟装置，包括：
[0006]桩芯；
[0007]桩套，所述桩套套设在所述桩芯的外部，所述桩套与所述桩芯刚性连接，所述桩套与所述桩芯之间具有储水空腔；
[0008]配重块，所述配重块设置在所述桩芯上。
[0009]在其中一个实施例中，所述桩套呈分段式设置，所述桩套竖向划分出多个套件段，每个所述套件段均与对应的所述桩芯刚性连接。
[0010]在其中一个实施例中，相邻所述套件段之间均设置有伸缩缝。
[0011]在其中一个实施例中，所述套件段的两端均设置有连接环，所述套件段通过所述连接环与对应的所述桩芯刚性连接。
[0012]在其中一个实施例中，每一个所述伸缩缝均设置有软体密封件，以密封所述伸缩缝。
[0013]在其中一个实施例中，所述配重块设置有多个，所述配重块沿所述桩芯的周向均布。
[0014]在其中一个实施例中，同一高度的多个配重块形成一个配重组；
[0015]每一个所述套件段对应的所述桩芯的区域均设置有所述配重组。
[0016]在其中一个实施例中，所述配重组位于对应所述套件段的中部。
[0017]本专利技术还提供了一种海洋平台桩体模拟方法，包括以下步骤：
[0018]根据海洋平台桩体和试验缩比关系，确定出弯曲刚度、单位长度质量和外径尺寸作为模拟装置的设计目标值；
[0019]预选桩芯和桩套的材料，根据弯曲刚度和外径尺寸目标值通过试验缩比关系计算得到所述桩芯的直径以及所述桩套的外径；
[0020]安装所述桩芯以及所述桩套，将所述桩套套设在所述桩芯外部，刚性连接所述桩芯与所述桩套，所述桩芯与所述桩套之间留有储水空腔；
[0021]对比模拟装置与所述设计目标值；
[0022]若模拟装置质量大于所述设计目标值，则调整所述桩芯和所述桩套的材料及尺寸方案；
[0023]若模拟装置质量小于所述设计目标值，则根据两者之差设计配重块。
[0024]在其中一个实施例中，所述预选桩芯和桩套的材料，根据弯曲刚度和外径尺寸目标值通过试验缩比关系计算得到所述桩芯的直径以及所述桩套的外径时，将所述桩套分段设置为多个套件段，所述套件段的两端分别与对应的所述桩芯刚性连接
[0025]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0026]模拟装置整体通过桩芯实现对海洋平台桩体刚性强度上的模拟，而桩套用于实现几何相似上的模拟，另外，配重块用于实现质量相似上的模拟，以实现几何相似、质量相似以及刚度相似，实现流体载荷和结构模态的准确模拟。为了模拟装置与海洋平台桩体相对比能够更为相似，桩套与桩芯之间设置储水空腔，试验时，将模拟装置投入到水池当中，同时向储水空腔中填充水，通过水池对模拟装置模拟海流和波浪存在流固动力耦合作用，从而通过钢桩水动力试验对海上打桩作业方案进行安全性评估，对指导工程实践有重要意义。
附图说明
[0027]图1是本专利技术一实施例中模拟装置的具体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术一实施例中套件段的具体结构示意图；
[0029]图3是图2中A处的剖视图；
[0030]图4是图2中B处的剖视图；
[0031]图中各标记如下：
[0032]1、桩芯；2、桩套；3、配重块；4、软体密封件；5、储水空腔；6、连接环。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术中使用的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
[0035]固定式海洋平台仍是当前近海油气开发的主要方式。导管架平台依靠在海底每个桩腿周围打入多根钢桩进行固定。目前没有试验装置能够对海上打桩作业方案进行安全性评估，故亟需一种能够模拟作业的试验装置，在进行海上打桩作业前对方案进行安全性的评估。针对现有的技术问题，本专利技术提供一种海洋平台桩体模拟装置以及模拟方法，建立一种通用性高的钢桩试验装置，能够对海上打桩作业进行模拟。
[0036]下面结合具体实例对本专利技术的技术方案进行详细说明。
[0037]参照图1以及图2所示，本专利技术所涉及的一种海洋平台桩体模拟装置，包括桩芯1、桩套2以及配重块3，其中，桩套2套设在桩芯1的外部，桩套2与桩芯1刚性连接，桩套2与桩芯1之间具有储水空腔5，配重块3设置在桩芯1上。
[0038]需要说明的是，在打桩作业过程中，钢桩与周围海流和波浪存在流固动力耦合作用，从而影响作业安全。通过设计模拟装置，将模拟装置放入到钢桩水动力试验对海上打桩作业方案进行安全性评估。
[0039]钢桩水动力试验与一般海洋平台水动力性能试验完全不同，后者平台在试验中作为刚体进行模拟，不考虑自身刚度，而前者模拟装置则是柔性体，研究对象是钢桩水动力载荷与结构本体应变之间的动力耦合作用特征。水池模型试验中对模拟装置的准确模拟是决定试验效果的关键，也是整个试验的难点。
[0040]模拟装置要同时满足以下三个方面的相似：
[0041]1)几何相似，满足钢桩长度和外径的几何相似；
[0042]2)质量相似，满足钢桩的单位长度的质量相似，其中包含的刚度自身质量和钢管内海水质量两个部分；
[0043]3)刚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，包括：桩芯；桩套，所述桩套套设在所述桩芯的外部，所述桩套与所述桩芯刚性连接，所述桩套与所述桩芯之间具有储水空腔；配重块，所述配重块设置在所述桩芯上。2.根据权利要求1所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于：所述桩套呈分段式设置，所述桩套竖向划分出多个套件段，每个所述套件段均与对应的所述桩芯刚性连接。3.根据权利要求2所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，相邻所述套件段之间均设置有伸缩缝。4.根据权利要求3所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，所述套件段的两端均设置有连接环，所述套件段通过所述连接环与对应的所述桩芯刚性连接。5.根据权利要求3所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，每一个所述伸缩缝均设置有软体密封件，以密封所述伸缩缝。6.根据权利要求2所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，所述配重块设置有多个，所述配重块沿所述桩芯的周向均布。7.根据权利要求6所述的海洋平台桩体模拟装置，其特征在于，同一高度的多个配重块形成一个配重组；每一个所述套件段对应的所述桩芯的区...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，付殿福，张晖，孙友义，梁文洲，李良坤，李书兆，陈邦敏，于春洁，王丽勤，王朝阳，邵卫东，刘阳，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司北京研究中心，
类型：发明
国别省市：
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