第一章前言
随着人类社会的进步，对能源需求益发体现强烈，陆地上所探明的生物资源和化石资源已经很难满足人类对能源的需求了，人们正在一步一步把探寻能源的脚步从大陆延伸到海洋，并以获取油气能源为主要目的，在今后和未来比较长的一段时间内，油气能源将继续在世界能源需求中占主导地位，海洋石油已经成为未来石油资源的主要来源，目前，世界石油工业正面临着巨大的挑战，全球油气储量增长乏力，远远无法弥补每年的产量。然而全球的油气消耗量仍将以较快的速度增长。全世界己探明的世界海洋石油储量的80%以上在水深500m以内，其中近一半储量属于边际油田，因此简易平台，尤其是较小型的导管架平台拥有良好的应用前景。
特别的，中国渤海湾西部的浅水海湾，京津的海上门户，华北海运枢纽。三面环陆，与河北、天津、山东的陆岸相邻，东以滦河口至黄河口的连线为界与渤海相通。面积1.59万平方公里，约占渤海1/5。此外，渤海湾湾口亦有从大清河口到黄河口的划法。海底地势由岸向湾中缓慢加深，平均水深12.5米。渤海湾盆地中浅层是我国主要的产油气层系之一。分析了渤海湾盆地深层油气勘探现状和资源前景，认为：渤海湾盆地深层有较好的油气形成条件和较丰富的深层油气资源；因此，加强对渤海湾盆地深层石油和天然气资源的勘探和开发，是该盆地今后一个重要的勘探方向和领域。其中，设计建造15米水深的简易导管架平台，对渤海湾的油气采集有着既经济有实用的优势。
1947年，出现第一座钢质固定平台，发展很快。70年代，在美国路易斯安那州墨西哥湾建成了当时世界上最大的钢制固定平台，水深达到312米，经过60多年的发展，钢制导管架平台从设计，预制和海上安装技术已经是一套非常成熟的技术，到目前为止，它仍是海上油田开发应用最广泛的一种类型。实用最深的水深是460米，其导管架平台上部组块最大重量已达33000吨。1966年我国第一座固定式海洋平台在渤海湾建成，之后自20世纪60年代开始在渤海湾勘探和开发石油，目前已建成海洋平台100余座，导管架平台所能达到水深与国外尚有一定的差距。
本文进行了15米水深简易导管架平台的设计，内容主要包括以下几个方面：
1.根据以确定的15米水深平台、对平台其他主尺度和构件尺寸的进行确定；
2.进一步ANSYS在导管架平台中的应用；
3.根据所确定的尺寸数据建立适当的ANSYS有限元模型；
4.对平台模型加载规定海况的各种载荷工况组合
5.对平台模型进行静力分析，动力校核，强度刚度校核，桩基承载计算
第二章环境条件及设计依据
2.1平台用途及主要功能
此平台主要为三桩腿式简易平台，用于开采渤海湾某编辑油田，该油田处水域水深15米，平台主要包括桩腿，导管架，甲班及上部建筑等，甲班及上部设备总重180吨。
2.2环境条件
2.2.1工作水深：
油田所处海域水深15m
2.2.2潮位(50年重现期)
以渤海平均海平面为0m海平面校核高水位：2.76m
校核低水位：-1.32m
设计高水位：1.36m
设计低水位：-0.68m
2.2.3波浪(50年重现期)
最大波高：4.5m
最大波高对应周期：8.6s
设计波高：3.6m
设计波高对应周期：8.2s
2.2.4海流
上层流速：1.56m/s
中层流速：1.35m/s
底层流速：1.12m/s
2.2.5风速
波浪作用下：46.9m/s
海冰作用下：27m/s
2.2.6冰载荷(50年重现期)设计冰厚：0.45m
抗压强度2250kPa
2.2.7磨损与腐蚀：
飞溅区构件腐蚀裕量：
3mm
飞溅区定义标高：
冰接触区构件磨损量：
-1.68m～+3.22m1mm
冰接触区标高：
-1.06m～+1.72m
2.2.8地基土壤的物理学性质
土壤
层号
土壤
名称
深度m
水下容重KN/m3
剪切强度C(Kpa)
摩擦角?(度)
1
非常软的粘土
0-3.6
6.0
3.0
2
粉砂质粘土
3.6—9.2
8.5
26.0
3
细砂
9.2-11.3
9.2
25
4
硬的细砂质粘土
11.3—15.5
9.6
82.0
5
粉砂
15.5—18.2
9.9
20
6
粉砂质细砂
18.2—25.0
9.7
25
7
粉砂质粘土
25.0—28.3
10.2
60.0
8
粉砂
28.3—35
9.5
25
2.2.9设计依据
使用年限：15年，以50年重现期的极端载荷的数据情况为设计依据
平台所用钢材
桩基础和导管架均用D?2,甲板使用Q-235-A。按照规范要求，D?2钢材的屈服应力为315Mpa,许用应力取189Mpa;Q-235-A钢材的屈服应力为235Mpa,许用应力取141Mpa。
依据规