海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南

指導(dǎo)性文件

GUIDANCENOTES

GD14-2015

中國(guó)船級(jí)社

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度

評(píng)估指南

生效日期：2015年9月1日

北京

2015年8月

目錄

第1

一般要求..............................................................1

第2

符號(hào)...................................................................1

第3

腐蝕余量..............................................................9

第4

載荷與工況............................................................9

第2章柱與桿件.......................................................11

第1

一般要求............................................................11

第2

屈曲失效模式和載荷類(lèi)型............................................15

第3

桿件的幾何截面特性................................................16

第4

承受單一載荷類(lèi)型的桿件屈曲........................................19

第5

承受組合載荷作用的桿件屈曲........................................

第620

承受組合載荷和靜水壓力作用的圓管桿件屈曲.......................22

第3章加筋板和槽形板.................................................26

第

1節(jié)

一般要求....................26

第

2節(jié)

剛度和尺度比.............…29

第

3節(jié)

加筋板.................……35

第

4節(jié)

槽形板.................……45

第

5節(jié)

屈曲能力...............

附…48

錄A

基于應(yīng)力的參考應(yīng)力......

附.62

錄B

板格的屈曲因子和折減因子65

第

1節(jié)

一般要求..................

第

2節(jié)

剛度和尺度比..............】75

第

3節(jié)

應(yīng)力計(jì)算..................79

第

節(jié)

4..】.781

柱殼板格..................

第

節(jié)83

5“5

非加強(qiáng)或僅環(huán)向加筋的圓柱殼

第

6節(jié)857

環(huán)向和軸向雙向加筋的圓柱殼

第

7節(jié)87

..839

第

8節(jié)圓柱殼梁一柱屈曲..........

環(huán)向和軸向加強(qiáng)筋的局部屈曲

第5章圓管節(jié)點(diǎn)........................................................92

第

1節(jié)

一般要求.............................................................92

節(jié)

第2

簡(jiǎn)單管節(jié)點(diǎn)..........................................................96

節(jié)

第3

其它管節(jié)點(diǎn)..........................................................99

第6章球形殼.........................................................102

第1節(jié)一般要求............................................................102

參考文獻(xiàn)................................................................103

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

第1章通則

第1節(jié)一般要求

1.1.1本指南適用于鋼質(zhì)焊接海洋工程結(jié)構(gòu)物，如導(dǎo)管架平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)、海上浮式

生產(chǎn)裝置等結(jié)構(gòu)構(gòu)件屈曲強(qiáng)度評(píng)估。

1.1.2指南的屈曲強(qiáng)度理論基于靜載荷/準(zhǔn)靜態(tài)載荷。對(duì)于強(qiáng)烈非線性載荷，如碰

撞、液體晃蕩等載荷作用下的動(dòng)力屈曲問(wèn)題，應(yīng)另行考慮。

1.1.3對(duì)于本指南不適用的特殊類(lèi)型和采用新穎結(jié)構(gòu)型式的海洋工程結(jié)構(gòu)物，其屈曲

和極限強(qiáng)度評(píng)估方法應(yīng)經(jīng)CCS同意。

1.1.4由于結(jié)構(gòu)缺陷對(duì)其屈曲和極限強(qiáng)度的影響十分顯著，因此不僅在結(jié)構(gòu)建造中，

而且在結(jié)構(gòu)的服役期間也要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)和維護(hù)，以保證結(jié)構(gòu)的缺陷不超過(guò)容許值，

從而保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。不同結(jié)構(gòu)缺陷的具體要求可以參見(jiàn)CCS《海上移動(dòng)平臺(tái)入

級(jí)規(guī)范》、《海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范》等規(guī)范的有關(guān)章節(jié)。結(jié)構(gòu)的缺陷如果大于上述的要求

時(shí)-一般是不可接受的，除非經(jīng)過(guò)嚴(yán)格合理的計(jì)算、分析表明在該缺陷下結(jié)構(gòu)仍然有足夠的

安全裕度。

1.1.5經(jīng)CCS同意，公認(rèn)同類(lèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)工程實(shí)踐或模型試驗(yàn)手段證明有效的其他

方法可等效替代本指南的要求。如對(duì)于導(dǎo)管架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的屈曲強(qiáng)度評(píng)估，可采用美國(guó)石油

學(xué)會(huì)的相關(guān)推薦作法以替代本指南的要求。

第2節(jié)符號(hào)

1.2.1此處尚未定義的符號(hào)和術(shù)語(yǔ)則僅在其使用的部分進(jìn)行定義。

1.2.2材料性能

E——桿件彈性模量，對(duì)鋼，E2.06105,N/mm2a

——桿件泊松比，對(duì)鋼，v0.3。

G——桿件剪切模量，N/mm2,一匚。

G2(1)

R-------給定的材料最小屈服應(yīng)力，N/mm2o

eH

S——基本屈曲安全系數(shù)。

0

——屈曲安全系數(shù)的調(diào)整系數(shù)，與結(jié)構(gòu)形式，受力狀態(tài)，校核工況等相關(guān)。

S——屈曲校核用的總安全系數(shù)，等于S

buckling

1.2.3其他各章符號(hào)

第2章符

號(hào)A桿件截面積，cm2

C環(huán)向屈曲系數(shù)

hoop

C,C構(gòu)件關(guān)于y軸和Z軸的彎矩系數(shù)

mx

my

D圓管桿件外徑，mm

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

桿件截面慣性矩，cm3對(duì)于雙向彎曲模式，應(yīng)分別考慮關(guān)于y軸和z

I

軸的I值，即ly,lz

I與節(jié)點(diǎn)相連的受壓桿件/柱子的截面慣性矩，cm，

comp

I桿件的極慣性矩，cm，

|P與節(jié)點(diǎn)相連的非受壓桿件/梁的截面慣性矩，cm，

uncomp

I桿件弱軸的截面慣性矩，cm4

weak

K有效長(zhǎng)度系數(shù)

KI桿件有效長(zhǎng)度，m

桿件長(zhǎng)度，構(gòu)件有效約束點(diǎn)間的幾何長(zhǎng)度，或稱(chēng)節(jié)間長(zhǎng)度/無(wú)支撐長(zhǎng)度，

I

m

I與節(jié)點(diǎn)相連的非受壓桿件/梁的長(zhǎng)度，m

uncomp

I與節(jié)點(diǎn)相連的受壓桿件/柱子的長(zhǎng)度，m

comp

q外部水壓，kN/m2

r桿件的截面回轉(zhuǎn)半徑，cm

t板厚或圓管桿件壁厚，mm

W受壓翼板處的剖面模數(shù)，cm3

flange

y,z桿件剪切中心關(guān)于其形心的y,z坐標(biāo)，mm

00

桿件的翹曲常數(shù)，cm6

桿件的有效長(zhǎng)細(xì)比

桿件各個(gè)作用模式下的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr

桿件的軸向工作壓應(yīng)力，N/mm2

comp

壓桿的（整體）臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr_comp

計(jì)及彎曲屈曲或扭轉(zhuǎn)屈曲失效模式的壓桿彈性屈曲應(yīng)力，N/mm2

EA

，桿件關(guān)于y軸或z軸的歐拉屈曲應(yīng)力，N/mm2

E

yEz

桿件的理想彈性扭轉(zhuǎn)屈曲強(qiáng)度，N/mm2

ET

桿件的工作彎曲應(yīng)力，N/mm2

bending

桿件的臨界彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_bending

桿件的彈性側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲應(yīng)力，N/mm2

E.LT

桿件的軸向工作拉應(yīng)力，N/mm2

tension

桿件關(guān)于y軸或z軸的工作彎曲應(yīng)力，N/mm2

bending_y,z

桿件關(guān)于y軸或z軸的臨界彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_bending_y.z

圓管桿件的軸向工作拉應(yīng)力，包括由靜水壓力引起的作用在桿件端部

2

tensioncap封閉管帽的軸向工作應(yīng)力，N/mm

圓管桿件在靜水壓力作用下的拉伸應(yīng)力，N/mm2

tension_hyd

靜水壓力引起的圓管桿件環(huán)向工作應(yīng)力，N/mm2

hoop

臨界環(huán)向屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr_hoop

圓管桿件在靜水壓力作用下的彎曲強(qiáng)度，N/mm2

cr_bending_hyd

圓管桿件的軸向工作壓應(yīng)力，包括由靜水壓力引起的作用在桿件端部

comp,cap封閉管帽的軸向應(yīng)力，N/mm2

圓管桿件在靜水壓力下的屈曲壓應(yīng)力，N/mm2

comp_hyd

圓管桿件軸向受壓和（雙向）彎矩組合下的最大工作壓應(yīng)力，N/mm2

comp_bending_cap

圓管桿件軸向受壓臨界局部屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr_comp_local

2

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

受壓圓管的彈性屈曲應(yīng)力，N/mm*i2

E.tubular.local

受壓圓管的臨界彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_tubular_bending

彈性環(huán)向屈曲應(yīng)力

E_hoop

桿件各個(gè)作用模式下的許用臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

[]軸向受壓桿件的許用臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr_comp

[]桿件的許用臨界彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_bending

[]桿件的許用彎曲應(yīng)力，N/mm2

y

[]桿件關(guān)于y軸或z軸的許用彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_bending_y,z

[]，[]桿件關(guān)于y軸和z軸的許用受壓屈曲強(qiáng)度，N/mm2

Ey

Ez

[]圓管桿件在靜水壓力作用下的許用拉伸應(yīng)力，N/mm2

tension_hyd

[]圓管桿件在靜水壓力作用下的許用臨界彎曲應(yīng)力，N/mm2

cr_bending_hyd

[]圓管桿件在靜水壓力下的許用屈曲壓應(yīng)力，N/mm2

comp_hyd

圓管桿件軸向受壓許用局部屈曲應(yīng)力，

l------kN/mm2_________

cr_comp_local

r-2~r

許用臨界環(huán)向屈曲應(yīng)力，N/mmz

cr_hoop

①圓管桿件的塑性剖面模數(shù)Wp與彈性剖面模數(shù)We的比值

甲塑性折減系數(shù)

桿件的圣維南扭轉(zhuǎn)常數(shù)，cm4

第3章符號(hào)

a板格長(zhǎng)邊長(zhǎng)度，mm

A橫截面面積，cm2

s的加強(qiáng)筋橫截面積,

cm2A包括有效帶板

?feff

A腹板面積，mm2

A翼板面積，mm2

f

A第i個(gè)板單元的面積，mm2

i

A不包括帶板時(shí)加強(qiáng)筋的橫截面積，mm2

A翼板橫截面積，cm2

fn50

2

A腹板橫截面積，cm

wn50

b板格的短邊寬度，mm

b加強(qiáng)筋的有效帶板寬度，mm

eff

b不考慮剪滯效應(yīng)的加強(qiáng)筋有效帶板寬度，mm

eff1

b型材的翼板總寬，mm

f

b腹板厚度中心線到翼板邊緣處的最大距離，mm

f-out

C長(zhǎng)細(xì)比系數(shù)

c加強(qiáng)筋提供的彈性支持，N/mm2

f

C壓力系數(shù)

c,帶板導(dǎo)致的失效模式的壓力系數(shù)

c加強(qiáng)筋導(dǎo)致的失效模式的壓力系數(shù)

si

翹曲常數(shù)，cm6

c

warp

c,c,c折減因子

xy

c,c,c曲板板格的屈曲折減因子

axtg

c,c腹板、翼板的長(zhǎng)細(xì)比系數(shù)

3

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

d平行于圓柱軸一邊的長(zhǎng)度，mm

D圓管的外徑，mm

d肘板高度，mm

b

e從帶板到翼板中心的距離，mm

f

f端部約束因子

end

F加強(qiáng)筋的理想彈性屈曲力，N

E

h加強(qiáng)筋板高度，mm

w

h'w，t'w球扁鋼的高度和凈厚度，mm

I橫截面的慣性矩，cm，

關(guān)于橫截面剪切中心的極慣性矩，cm，

I

pol

4

I甲板橫向主要支撐構(gòu)件連同0.8Sd的有效帶板寬度的慣性矩，cm

I加強(qiáng)筋連同有效帶板關(guān)于與帶板平行的中和軸的慣性矩，cm，

st

I圣維南慣性矩，cm4

SV

I加強(qiáng)筋的圣維南慣性矩，cm，

T

K屈曲因子

I加強(qiáng)筋的長(zhǎng)度，m

I肘板邊緣的有效長(zhǎng)度mm

b

I甲板橫向主要支撐構(gòu)件的有效彎曲跨距，m

bdg

I加強(qiáng)筋有效長(zhǎng)度，mm

eff

I構(gòu)件的長(zhǎng)度，m

Pil

I加強(qiáng)筋跨距，mm,等于主要支撐構(gòu)件之間的間距

M由于加強(qiáng)筋的側(cè)向變形w引起的彎矩，N-mm

0

M由于側(cè)向壓力P引起的彎矩，N-mm

n屈曲板格內(nèi)有限單元的個(gè)數(shù)

P側(cè)向壓力，kN/m2

P第i個(gè)板單元的側(cè)向壓力，N/mm2

P平均側(cè)向壓力，N/mm2

avr

P由帶板上的應(yīng)力、、引起的，作用在加強(qiáng)筋中間跨距位置處

zxy

的名義側(cè)向壓力，N/mm2

r圓管中面處的半徑，mm

R曲板板格的半徑，mm

R板材料的最小屈服應(yīng)力，N/mm2

eH_P

R加強(qiáng)筋材料的最小屈服應(yīng)力，N/mm2

eH_S

S縱骨間距，mm

S分項(xiàng)安全因子

S翼板的最小無(wú)支撐長(zhǎng)度,m

bmin

s甲板橫向主要支撐構(gòu)件的間距，m

d

S加強(qiáng)筋帶板的有效寬度，mm

eff

s板格寬度，mm,取腹板加強(qiáng)筋的距離

板格的加權(quán)平均厚度，mm

avr

肘板的腹板厚度，mm

b

翼板厚度，mm

f

4

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

t板格厚度，mm

P

t腹板厚度，mm

W

W加強(qiáng)筋的變形，mm

w假定的缺陷，mm

0

W由側(cè)向載荷P導(dǎo)致的加強(qiáng)筋在其跨距中點(diǎn)處的變形，mm

1

W構(gòu)件上施加的等效應(yīng)力，N/mm2

act

W帶板中點(diǎn)至帶板有效寬度的加強(qiáng)筋中和軸的距離，mm

na

W構(gòu)件在各種屈曲模式下的屈曲能力，N/mm2

U

W構(gòu)件在各種屈曲模式下的許用屈曲能力，N/mm

2

u

y從加強(qiáng)筋橫截面中心到加強(qiáng)筋翼板自由邊緣的距離，mm

W

y相對(duì)于橫截面形心的剪切中心位置y坐標(biāo)，cm

0

Z相對(duì)于橫截面形心的剪切中心位置z坐標(biāo)，cm

Z加強(qiáng)筋的剖面模數(shù)，包括帶板有效寬度，cm3

板格的長(zhǎng)寬比

板的長(zhǎng)細(xì)比參數(shù)

作用在載荷上的應(yīng)力倍增因子

結(jié)構(gòu)發(fā)生失效時(shí)的應(yīng)力倍增因子

C

固定度

基于所施加應(yīng)力的屈曲利用因子

3ct

許用屈曲利用因子

all

最大應(yīng)力，N/mm2

1

最小應(yīng)力，N/mm2

2

加強(qiáng)筋跨中位置處施加在加強(qiáng)筋及其帶板上的有效軸向應(yīng)力，N/mm2

a

腹板區(qū)域內(nèi)的加權(quán)平均壓應(yīng)力，N/mm2

av

施加在曲板板格所對(duì)應(yīng)圓柱的軸向應(yīng)力，N/mm2

ax

最小臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

cr

沿著與屈曲板格長(zhǎng)邊平行的方向的極限屈曲應(yīng)力，N/mm2

沿著與屈曲板格短邊平行的方向的極限屈曲應(yīng)力，N/mm2

彈性屈曲參考應(yīng)力，N/mm2

E

彈性柱屈曲應(yīng)力，N/mm2

EC

扭轉(zhuǎn)屈曲參考應(yīng)力，N/mm2

----Ef----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

施加在曲板板格所對(duì)應(yīng)圓柱的切向應(yīng)力，N/mm2

<9

扭轉(zhuǎn)變形引起的應(yīng)力，N/mm2

W

沿x軸方向的應(yīng)力，N/mm2

X

沿y軸方向的應(yīng)力，N/mm2

y

,據(jù)交叉梁系分析得到的分別沿著所連接帶板的X和y方向的應(yīng)力，

xbyb

N/mm2

施加的剪應(yīng)力，N/mm2

加權(quán)平均剪切應(yīng)力，N/mm2

剪切屈曲強(qiáng)度，N/mm2

邊緣應(yīng)力比

5

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

第4章符

號(hào)A總橫截面面積，cm2

A有效橫截面面積，cm2

e

A環(huán)向加強(qiáng)筋的橫截面面積，cm2

R

A軸向加強(qiáng)筋的橫截面面積，cm2

st

Ar隰柱殼橫截面面積，如果是沿長(zhǎng)度變截面的，則取截面中的最小值，

BXP的下限值的補(bǔ)償因子

xP

b面板/翼緣相對(duì)于腹板焊趾伸出的較長(zhǎng)段長(zhǎng)度，mm

2

b面板的寬度，mm

b面板相對(duì)于腹板中心線伸出的較小段長(zhǎng)度，mm

C與長(zhǎng)里有關(guān)的系數(shù)

d腹板高度，mm

I包括有效帶板的軸向加強(qiáng)筋的慣性矩，cm，

se

I軸向加強(qiáng)筋繞其自身截面中心的慣性矩，cm，

I圓柱殼橫截面慣性矩，如果是沿長(zhǎng)度變截面的，則取截面中的最小值，

T

cm4

I的環(huán)向加強(qiáng)筋的慣性矩，cm，

j包括有效帶板寬度為

I不考慮帶板的加強(qiáng)筋極慣性矩（極點(diǎn)選在筋的腹板與帶板的交點(diǎn)），cm，

0

II不考慮帶板的加強(qiáng)筋橫截面v軸和z軸（通過(guò)加強(qiáng)筋的形心）慣性矩（y

yz軸垂直于腹板），cm，

kL圓柱殼的有效長(zhǎng)度系數(shù)

K計(jì)及環(huán)向加強(qiáng)筋加強(qiáng)效果的系數(shù)

K有效壓力修正因子

p

K不考慮帶板的加強(qiáng)筋橫截面St.Venant扭轉(zhuǎn)常數(shù)，cm，

I相鄰環(huán)向加強(qiáng)筋間距（無(wú)支撐長(zhǎng)度），mm

I有效帶板寬度，mm

eO

M彎矩，N.mm

N單位長(zhǎng)度的軸向荷載，但不包括靜水壓力在端部蓋板上產(chǎn)生的軸力，

X

N/mm

N單位長(zhǎng)度的周向荷載，

N/mmN軸向加強(qiáng)筋的根數(shù)，

根

S

n開(kāi)始于0.5Ns并一直增加直到q取得極小值時(shí)的周向波數(shù)

CEP

n使得得到最小值的半波數(shù)

1ET

P軸向力，N

q外部壓力，kN/m2

q彈性屈曲壓力，N/mm2

CEP

q包括帶板的軸向加強(qiáng)筋垮塌壓力，N/mm2

s

r圓柱殼的名義半徑，mm

r包括有效帶板的環(huán)向加強(qiáng)筋的中心到圓柱殼中心線的半徑，mm

e

從圓柱殼中心線到環(huán)向加強(qiáng)筋中心的半徑，mm

R

從圓柱殼中心線到環(huán)向加強(qiáng)筋內(nèi)部面板的半徑，mm

F

圓柱殼橫截面的回轉(zhuǎn)半徑，mm

6

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

s相鄰軸向加強(qiáng)筋的間距，

mms修正的有效帶板寬度，

mm

em

S縮減后的殼的有效寬度，mm

t圓柱殼的厚度，mm

t面板/翼緣的板厚，mm

f

t加強(qiáng)筋腹板厚度，mm

w

t腹板厚度，mm

w

y加強(qiáng)筋截面中心到加強(qiáng)筋腹板中心線的水平距離，mm

0

Z加強(qiáng)筋截面中心到加強(qiáng)筋趾部的垂直距離，mm

0

z包括有效帶板的環(huán)向加強(qiáng)筋中心到加強(qiáng)筋面板內(nèi)表面的距離，mm

zBatdorf參數(shù)

z從圓柱殼中心線到軸向加強(qiáng)筋自身截面中心的距離，mm

st

修正的縮減柔性系數(shù)

縮減后的柔性系數(shù)

xP

翹曲系數(shù)，cm6

考慮形狀缺陷的名義降低系數(shù)或降低系數(shù)下限值

xP

用以考慮形狀缺陷的名義降低系數(shù)或降低系數(shù)下限值

xR

用以考慮形狀缺陷的名義降低系數(shù)或降低系數(shù)下限值

R

塑性縮減因子

塑性縮減系數(shù)

反映軸向與環(huán)向應(yīng)力相互作用的系數(shù)（可為負(fù)數(shù)）

R

反映縱向和環(huán)向應(yīng)力相互作用的系數(shù)（可為負(fù)值）

反映縱向和環(huán)向應(yīng)力相互作用的系數(shù)（可為負(fù)值）

B

軸向力產(chǎn)生的應(yīng)力，N/mm2

彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力，N/mm2

b

軸向壓縮或者彎曲時(shí)的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

CxP

外部壓力時(shí)的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

crp

帶初始缺陷柱殼板格的彈性壓縮屈曲應(yīng)力，N/mm2

ExP

相鄰環(huán)向加強(qiáng)筋間理想柱殼板格的理論彈性屈曲應(yīng)力，N/mm2

CExP

帶初始缺陷柱殼板格的彈性環(huán)向屈曲應(yīng)力，N/mm2

EP

軸向壓縮或彎曲時(shí)的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

CxR

帶初始缺陷圓柱殼的彈性壓縮屈曲應(yīng)力，N/mm2

ExR

理想圓柱殼的理論彈性屈曲應(yīng)力，N/mm2

CExR

帶缺陷圓柱殼的彈性環(huán)向屈曲應(yīng)力，N/mm2

ER

軸向壓縮或彎曲作用下的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

CxB

外部壓力作用下的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

CB

相鄰軸向加強(qiáng)筋間帶缺陷圓柱殼在軸向壓縮作用下的彈性屈曲應(yīng)力，

EXPN/mm2

帶初始缺陷軸向加強(qiáng)圓柱殼（桶形分隔）的彈性壓縮屈曲應(yīng)力，N/mm2

ExB

軸向加強(qiáng)圓柱殼（桶形分隔）的理論彈性屈曲應(yīng)力，N/mm2

S

柱的彈性屈曲應(yīng)力，N/mm2

C

無(wú)加強(qiáng)圓柱殼臨界環(huán)向屈曲應(yīng)力，N/mm2

CR

7

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

包括帶板的軸向加強(qiáng)筋環(huán)向垮塌應(yīng)力，N/mm2

SP

歐拉屈曲應(yīng)力，N/mm2

E(C)

軸向名義壓縮應(yīng)力，N/mm2

a

彎曲應(yīng)力，N/mm2

b

臨界壓縮屈曲應(yīng)力，N/mm2

Ca

環(huán)向加強(qiáng)圓柱殼的桶形分隔的臨界軸向或者彎曲應(yīng)力，N/mm2

Cx

CT由hi翩板的加強(qiáng)筋在軸向壓縮作用下的彎曲一側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲應(yīng)力，

理想彈性彎曲一側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲應(yīng)力，N/mm2

ET

對(duì)應(yīng)于n個(gè)半波數(shù)時(shí)附連帶板的臨界屈曲應(yīng)力，N/mm2

cL

圓柱殼軸向(縱向)壓縮應(yīng)力，N/mm2

X

圓柱殼環(huán)向壓縮應(yīng)力，N/mm2

在環(huán)向加強(qiáng)筋的內(nèi)部面板上的環(huán)向壓縮應(yīng)力，N/mm2

R

第5章符

號(hào)A弦管利用系數(shù)

CI,C2,C3基于管節(jié)點(diǎn)和載荷形式的系數(shù)

D弦管的外直徑，mm

d支管的外直徑，mm

g間隙，mm

L管節(jié)點(diǎn)厚壁段有效長(zhǎng)度，mm

C

M支管面內(nèi)彎矩，N.mm

IPB

M支支管面外彎矩，N.mm

OPB

M弦管面內(nèi)彎矩，N.mm

IPC

M弦管面外彎矩，N.mm

OPC

M弦管塑性彎曲承載力，N.mm

p

M節(jié)點(diǎn)面內(nèi)和面外彎曲臨界強(qiáng)度，N.mm

U

M支管受面內(nèi)彎矩時(shí)管節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，N.mm

ulPB

M支管受面外彎矩時(shí)管節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，N.mm

uOPB

P支管軸向荷載，N

B

P弦管軸向荷載，N

c

P弦桿軸向屈服載荷，N

y

P節(jié)點(diǎn)軸向臨界強(qiáng)度，N

U

P計(jì)及節(jié)點(diǎn)厚壁段附加效果的節(jié)點(diǎn)軸向臨界強(qiáng)度

Q與管節(jié)點(diǎn)荷載和分類(lèi)有關(guān)的強(qiáng)度系數(shù)

Q弦管荷載系數(shù)

f

Q幾何因子

Q間隙因子

g

T弦管的厚度，mm

T管節(jié)點(diǎn)厚壁段的壁厚，mm

C

T雙層同心灌漿管的有效厚度，mm

e

T雙層同心灌漿管內(nèi)部同心圓管壁厚，mm

P

8

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

支管外直徑與弦管外直徑的比值

弦管外直徑與兩倍弦管壁厚的比值

從弦管到支管的角度

支管的屈服應(yīng)力與0.8倍拉伸應(yīng)力的較小值，N/mm2

Ob

弦管的屈服應(yīng)力與0.8倍拉伸應(yīng)力的較小值，N/mm2

0c

一弦管的屈服強(qiáng)發(fā),N/mm2-

第3節(jié)腐蝕余量

1.3.1對(duì)于不同結(jié)構(gòu)形式的海洋工程結(jié)構(gòu)物，如移動(dòng)平臺(tái)、固定平臺(tái)、海上浮式生產(chǎn)

裝置等，由于其工作模式不同、服役期間檢驗(yàn)和維修策略不同，因此對(duì)不同形式的海洋工

程結(jié)構(gòu)物，其腐蝕余量的設(shè)定應(yīng)依照其相應(yīng)的入級(jí)規(guī)范相關(guān)要求執(zhí)行。

1.3.2除規(guī)范有明確腐蝕余量要求外，本指南中給出的屈曲及極限強(qiáng)度公式均不扣除

腐蝕余量，使用設(shè)計(jì)厚度進(jìn)行校核。

1.3.3當(dāng)評(píng)估現(xiàn)役結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度時(shí)，要使用檢測(cè)得到的實(shí)際厚度，而不使用建造厚度，

但規(guī)范有明確要求者除外，如導(dǎo)管架飛濺區(qū)、使用凈厚度方法設(shè)計(jì)的浮式生產(chǎn)裝置等。

第4節(jié)載荷與工況

1.4.1計(jì)算中要考慮海洋工程結(jié)構(gòu)物在建造、安裝、營(yíng)運(yùn)、以及拆除等全生命周期中

的所有模式，以確定結(jié)構(gòu)的最危險(xiǎn)工況。

1.4.2CCS《海上移動(dòng)平臺(tái)入級(jí)規(guī)范》、《海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范》、《海上單點(diǎn)系泊裝

置入級(jí)與建造規(guī)范》等海工規(guī)范中均要求分靜載工況和組合工況：

(1)靜載工況——僅由靜態(tài)載荷作用下的工況，其載荷包括平臺(tái)作業(yè)重力及功能載荷和

處于漂浮或坐底狀態(tài)時(shí)的自身重量以及相對(duì)應(yīng)的浮力和/或底部反力，其對(duì)應(yīng)工況稱(chēng)為靜載

工況，在《海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范》中也被稱(chēng)為靜載荷(S)工況；

(2)組合工況——在組合載荷作用下的工況，其載荷包括(1)中的適用靜載與相應(yīng)的設(shè)計(jì)

環(huán)境荷載的組合，并包括由加速度和平臺(tái)傾斜引起的荷載，所對(duì)應(yīng)的工況稱(chēng)為組合工況，

在《海上浮式裝置入級(jí)規(guī)范》中也被稱(chēng)為靜載荷+動(dòng)載荷(S+D)工況。

1.4.3CCS《海上固定平臺(tái)入級(jí)與建造規(guī)范》、《淺海固定平臺(tái)建造與檢驗(yàn)規(guī)范》規(guī)范

中

要求校核以下載荷下對(duì)應(yīng)的工況：

(1)工作環(huán)境條件——指平臺(tái)在施工和使用期間經(jīng)常出現(xiàn)的環(huán)境條件。工作環(huán)境條件的

選定應(yīng)以保證平臺(tái)能正常施工和作業(yè)為標(biāo)準(zhǔn)。其對(duì)應(yīng)的工況一般稱(chēng)為正常作業(yè)工況；

(2)極端環(huán)境條件——指平臺(tái)在使用年限內(nèi)，極少出現(xiàn)的惡劣環(huán)境條件。極端環(huán)境條件

的選定應(yīng)以保證平臺(tái)的安全為標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)應(yīng)的工況一般稱(chēng)為極端風(fēng)暴工況。

(3)地震載荷——由地震加速度引起的平臺(tái)載荷，一般分為強(qiáng)度水平和烈度水平的地震

載荷分析。其對(duì)應(yīng)的工況一般稱(chēng)為地震工況。

1.4.4計(jì)算中，構(gòu)件上各種荷教的確定要使用公認(rèn)的，合理的計(jì)算或試驗(yàn)方法并得到

CCS認(rèn)可。當(dāng)應(yīng)力分析中應(yīng)力集中效果，偏心荷載引起的二次應(yīng)力以及構(gòu)件的P效應(yīng)顯

著，那么也要加以適當(dāng)考慮。

第5節(jié)安全系數(shù)

1.5.1本指南的屈曲和極限強(qiáng)度計(jì)算公式能夠給出所考慮構(gòu)件的一個(gè)平均強(qiáng)度，這個(gè)

平均強(qiáng)度與非線性分析或者試驗(yàn)結(jié)果比較能夠產(chǎn)生最小標(biāo)準(zhǔn)差。

1.5.2為了確保構(gòu)件安全，在由公式計(jì)算得到的強(qiáng)度上，要除以一個(gè)安全系數(shù)。安全

9

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第1章通則

系數(shù)通常由載荷工況條件、構(gòu)件的形式以及失效后果來(lái)決定。本指南中的基本安全系數(shù)So

見(jiàn)表1.5.2。

基本安全系數(shù)So表1.5.2

海洋工程結(jié)構(gòu)物海上移動(dòng)平臺(tái)、海上浮式裝海上固定平臺(tái)

種類(lèi)置、海上單點(diǎn)系泊裝置

工況正常作業(yè)工況靜載與動(dòng)載正常作業(yè)工況極端風(fēng)暴工況

的組合工況

基本安全系數(shù)1.671.251.671.25

注：（1）對(duì)于導(dǎo)管架平臺(tái)，結(jié)構(gòu)屈Itb強(qiáng)度校核可根才居美國(guó)石油學(xué)會(huì)相關(guān)推薦作法進(jìn)行，

而不采用本指南的相關(guān)安全系數(shù)和調(diào)整系數(shù)以及計(jì)?算方法。

（2）對(duì)于其他海洋工程結(jié)構(gòu)物，如耳羊地震工況或其彳也校核工況，其多（全系數(shù)和調(diào)整系

數(shù)由CCS給予特殊考慮。

1.5.3對(duì)于不同的結(jié)構(gòu)形式和載荷工況條件，實(shí)際的安全系數(shù)應(yīng)在上述基本安全系數(shù)

的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)調(diào)整系數(shù)，以得到一個(gè)實(shí)際的安全系數(shù)：

SS

buckling0

式中

S——基本安全系數(shù)，見(jiàn)本節(jié)表152。

0

——調(diào)整系數(shù)，具體數(shù)值見(jiàn)后續(xù)各章節(jié)。

1.5.4在用上述屈曲安全系數(shù)校核結(jié)構(gòu)的屈曲和極限強(qiáng)度時(shí)，結(jié)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足表152中

相關(guān)工況的要求，取其中更惡劣的作為設(shè)計(jì)工況。

10

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第2章柱與桿件

第2章柱與桿件

第1節(jié)一般要求

2.1.1一般規(guī)定

⑴本章要、桿、梁/桁材(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“桿件”)

求適用于海工結(jié)構(gòu)的柱的屈曲強(qiáng)度校核。

⑵桿件截徑厚比(定義

面形式為小見(jiàn)2.7.1)圓管、軋制(rolled)或板焊制組合截面

(built-up),且

沿長(zhǎng)度方向不變。

(3)加筋板格中的梁-

柱屈曲校核另見(jiàn)第3章。

(4)對(duì)于按

照船體結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)夠陰翩迪怛管夠扁隼要求的桿件,如甲板間支柱、支

桿和桁架結(jié)構(gòu)等，可不必按照本疊童求再盧君枉專(zhuān)或贏強(qiáng)度校核。

(5)對(duì)于所［至鑼經(jīng)CCS同意。

一論，應(yīng)

圖2.1.1(1)桿件屈曲評(píng)估應(yīng)用的相關(guān)章節(jié)

2.1.2符號(hào)和定義

除非特別說(shuō)明，本條中的符號(hào)和定義適用于本章。

桿件的局部坐標(biāo)系一坐標(biāo)原點(diǎn)為桿件橫截面形心，沿桿件軸向長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸，桿

件橫截面的平面直角坐標(biāo)分別為y軸和z軸，其中y軸平行于桿件截面上的翼板寬度方向,

z軸平行于腹板的高度方向。

I------桿幾何長(zhǎng)度，

件長(zhǎng)度，為構(gòu)件有效約束點(diǎn)間的或稱(chēng)節(jié)間長(zhǎng)度/無(wú)支撐長(zhǎng)度

(unsupported/unbracedlength),m。

K——有效長(zhǎng)度系數(shù)，為桿件長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算中，與桿端約束和位移情況相關(guān)的參數(shù)，詳

見(jiàn)2.1.3。對(duì)于雙向彎曲模式，應(yīng)分別考慮關(guān)于y軸和z軸的K值，即Ky,Kzo

11

海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第2章柱與桿件

KI------

桿件的有效長(zhǎng)度(effectivelength),或稱(chēng)計(jì)算長(zhǎng)度。

KT

——桿件轉(zhuǎn)半徑r之。

的有效長(zhǎng)細(xì)比，為桿件的有效長(zhǎng)度與其片面回比，對(duì)于

雙向彎曲模式，應(yīng)分別考慮關(guān)于y軸和Z軸的值，即Ky,Kzo

對(duì)于受壓桿件，一般規(guī)定為2。對(duì)于受拉桿件，Ir之值一般應(yīng)不大于3,但圓桿(rod)

和專(zhuān)用于懸吊/掛的桿件除外。

A-----桿件截面積，c

m2。

D——圓管桿件外徑，mm。

t——板厚或圓管桿件壁厚，mm。軸和z軸的I值，

I——桿件截面慣性矩，雙向彎曲模式，應(yīng)分別考慮關(guān)于y

cm4,對(duì)于------

即ly,Izo

E——桿件.oaf/io，N

彈性模量，對(duì)鋼，E2

5/mm2?

——桿件鋼，v0.3。

泊松比，對(duì)

G——桿件剪切模量，

N/mm2,G2(1)

?桿件的截面回轉(zhuǎn)半徑，cm,IA,對(duì)于雙向彎曲模式，應(yīng)分別考慮關(guān)于y軸

(2)端部約束難以判斷的桿件

對(duì)于端部約束難以判斷的桿件，若:

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海洋工程結(jié)構(gòu)物屈曲強(qiáng)度評(píng)估指南第2章柱與桿件

彈性范圍內(nèi)；