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摘 要：随着石油资源需求的日益扩大，对能源开发中海洋石油平台的应用也提出更高的要求。尤其现阶段关于导管架可靠性方面的理论研究已逐渐深入，且在实际应用中取得良好的效果。对此，本文主要对导管架结构得到基本概述、导管架节点介绍、应用导管架平台的主要优势以及导管架在实际工程中的具体应用与发展趋势进行探析。
关键词：导管架平台；海洋资源；应用；发展
前言：在科学技术快速发展的背景下，海洋油气资源开发逐渐应用较为成熟的导管架平台。其应用的优势主要得益于自身两方面结构优势，其一为钢管桩与导管架部分，主要负责对上部的相关设备设施起到一定的支撑作用，其二为甲板与相关设施组成，该部分的功能体现在对油气资源的收集与处理，主要集中在系统上部位置。综合来看，导管架平台是现阶段海洋油气资源开发的重要途径，对其应用与发展前景的分析具有十分重要的意义。
一、导管架结构的相关概述
对导管架结构研究首先可从导管架形式着手，以导管数量为依据，对其形式的分类具体体现在三种：第一，类似于等边三角形形状的三导管形式，此类形式导管架多集中在如火炬塔、井口保护或其他设备支撑等方面的运用。第二，具有矩形或正方形特征的四导管形式，导管数量为四根导管，该种形式导管架是海洋油气生产中极为常见的结构，如在钻井、压缩机以及油气开采等方面的平台，一般设计时需使导管保持一定的斜度。第三，以导管数量为八根的导管架，该结构形式布置中类似于矩形形状，也是开发石油资源的重要结构形式，而且由于自身具有面积较大的甲板，在承载力方面具有极大的优势。另外，上部结构在平台中的形式也有所不同，如框架式结构，通过立柱将下层甲板与上层进行连接，甲板处的载荷都可由该结构承受，并通过立柱将载荷向桩基部分以及导管架进行传送。再如桁架式结构，从构成上看主要以桁架与梁为主，通过桁架使上下层甲板实现连接形成整体结构，使载荷向桩基部分以及导管架进行传送。除此之外，常见的导管架平台在上部结构方面也存在混合式结构特点，采用立柱与桁架混合的方式，这种结构集框架式与桁架式结构中的许多优势，使平台结构无论在承载能力以及刚度等方面得到很大程度的提高[1]。
二、导管架节点的具体介绍
现阶段实际用于工程中的导管架节点在类型上存在许多中类型，以其中相贯节点为典型代表，一般需使相邻杆件能够在同一轴线中进行连接，其他部分的连接则需利用焊接形式完成。应用的优势主要体现在具有较强的承载能力，且无需引用其他节点构件，是工程中材料节约且便于维护的重要节点形式。除相贯节点外，从节点几何形式上看，又包括平面节点形式，如平面KK形或YY形等。另外，若以杆件内力平衡为依据，对节点的形式又可划分为三类，即：第一，弦杆与腹杆轴力保持垂直时，横截面剪力对垂直部分将起到一定的平衡作用，此时借点形式呈现T形或Y形。第二，在腹杆对其轴力起到平衡作用的条件下，节点形式将以X形为主。第三，弦杆自身的长度方向可与同侧腹杆轴力保持垂直且达到平衡状态的情况下，节点形式以N形或K形为主[2]。
三、导管架平台在海洋开发中的主要优势分析
结合导管自身的结构形式及其节点特征，导管架平台在海洋开发中的优势主要体现在：首先，从平台自身的支撑性能角度，由于在构件构成方面主要以钢结构为主，结构受力情况保持良好。其中的圆钢管无论从结构制造或加工过程等方面都较为便利，且成型后的圆钢管仅有小部分接触海水，可避免出现被腐蚀问题，同时在施工过程中可通过浮力作用使海水中结构的重量得以减轻。其次，实际打桩过程中由于充分利用导管架，使桩的位置较为准确，尤其在风浪较大且水深海域处该结构的优势更为明显。具体打桩过程中只需进行导管架的合理定位，是保证桩基稳定的重要方式之一，而且导管架一定程度上也可承担桩基的部分作用，有利于平台结构稳定性得以增强。再次，导管架平台应用过程中在分块预制方面多在陆地中进行，而组装的过程主要在海上完成，使工程质量得以保证的同时，无论从组装或具体海上吊装等方面都可减少施工时间，有利于降低整体施工成本。最后，我国现阶段安装与制造技术不断完善，其为导管架平台的应用与设计带来一定的技术与经验保障，使导管架平台在海洋开发中的应用更具适用性[3]。
四、导管架平台在海洋开发中的具体应用与发展趋势
（一）导管架平台的具体应用
从当前导管架平台的应用现状看，主要用于油气资源开采过程中，且在未来资源开发中导管架平台应用更具前景。我国在海洋资源开发中导管架平台的引入可追溯至1966年，主要在渤海区域利用当时的技术完成平台的构建工作，在此基础上伴随能源需求量的增加，油气资源开发呈快速发展态势，一定程度上推动制造行业、安装行业以及平台的实际设计等方面的发展。截至上世纪60年代，我国海上平台的构建已达近百座，尤其在南海地区以及渤海地区进行油田开发过程中更注重导管架平台的应用。而该阶段国外在5-200m水深海域中也主要采用导管架平台，据相关数据统计，导管架平台在使用数量方面大约在90%以上，是油田开发的重要结构形式。另外，在浅海方面利用导管架平台作为主要结构形式可追溯至上世纪40年代，由美国设计出钢质导管架式平台，成为世界其他许多国家借鉴参考的重要平台之一。现阶段导管架平台已不再单纯局限于石油开发过程中，许多如海上旅游观光或科学探索等方面都充分利用导管架平台的优势[4]。
（二）导管架平台的未来发展趋势
除前文中提及的在油田开采、旅游观光以及科学探索方面，导管架平台在实际应用于发展过程中也集中体现在海上风力发电方面。具体发展趋势主要表现在海上风力发电方面，不再局限于浅海层风电场建设，逐渐向深海处拓展，且其中应用的风力发电机无论在性能或容量等方面也不断完善。导管架平台集中应用在浅海域方面的原因主要体现在两方面，即风机结构趋向于大型化以及导管架平台自身的特征。为实现海上风力发电的目标，将导管架平台用于浅海域中可取得更好的效果，如其中利用三角支撑结构的三脚架式基础形式，是近海风力发电常用的结构形式。另外，由于风力发电要求保证风力机组的有效运行，但实际运行过程中存在极大的荷载作用于上部结构中，这就要求基础结构在倾覆力矩以及刚度等方面能够得到大幅提提高。此时固定式基础在水深50m的近海中可满足风力机组运行的基本要求，但值得注意的是固定式平台相比导管架平台，整体刚度较差，不利于对风能的实际开发。因此未来发展过程中应充分发挥导管架平台的作用，并融入其他平台如重力式或固定式等平台的优势，以此实现海上开发的目标[5]。
结论：导管架平台在海洋开发中的应用是实现油气资源开发以及进行科学探索的重要途径。实际应用中应结合导管架平台的结构特征与形式以及节点的具体介绍，保证其设计的合理性，且注重在未来发展中发挥其在海上风力发电方面的作用，融合其他平台如固定式或重力式的主要优势，使导管架平台整体稳定性得以提高。
参考文献
[1]魏晓添.海洋导管架结构的现状研究及应用前景[J]. 山西建筑，2010，19：102-103.
[2]龚顺风.海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究[D].浙江大学，2010.
[3]宋剑.海洋平台结构在偶然灾害作用下的可靠性研究[D].浙江大学，2010.
[4]范海峰.海洋平台导管架结构疲劳寿命与损伤裂纹扩展仿真研究[D].江苏科技大学，2013.
[5]石金磊.冰载作用下导管架海洋平台结构动力优化研究[D].大连理工大学，2010.
关键词：导管架平台；海洋资源；应用；发展
前言：在科学技术快速发展的背景下，海洋油气资源开发逐渐应用较为成熟的导管架平台。其应用的优势主要得益于自身两方面结构优势，其一为钢管桩与导管架部分，主要负责对上部的相关设备设施起到一定的支撑作用，其二为甲板与相关设施组成，该部分的功能体现在对油气资源的收集与处理，主要集中在系统上部位置。综合来看，导管架平台是现阶段海洋油气资源开发的重要途径，对其应用与发展前景的分析具有十分重要的意义。
一、导管架结构的相关概述
对导管架结构研究首先可从导管架形式着手，以导管数量为依据，对其形式的分类具体体现在三种：第一，类似于等边三角形形状的三导管形式，此类形式导管架多集中在如火炬塔、井口保护或其他设备支撑等方面的运用。第二，具有矩形或正方形特征的四导管形式，导管数量为四根导管，该种形式导管架是海洋油气生产中极为常见的结构，如在钻井、压缩机以及油气开采等方面的平台，一般设计时需使导管保持一定的斜度。第三，以导管数量为八根的导管架，该结构形式布置中类似于矩形形状，也是开发石油资源的重要结构形式，而且由于自身具有面积较大的甲板，在承载力方面具有极大的优势。另外，上部结构在平台中的形式也有所不同，如框架式结构，通过立柱将下层甲板与上层进行连接，甲板处的载荷都可由该结构承受，并通过立柱将载荷向桩基部分以及导管架进行传送。再如桁架式结构，从构成上看主要以桁架与梁为主，通过桁架使上下层甲板实现连接形成整体结构，使载荷向桩基部分以及导管架进行传送。除此之外，常见的导管架平台在上部结构方面也存在混合式结构特点，采用立柱与桁架混合的方式，这种结构集框架式与桁架式结构中的许多优势，使平台结构无论在承载能力以及刚度等方面得到很大程度的提高[1]。
二、导管架节点的具体介绍
现阶段实际用于工程中的导管架节点在类型上存在许多中类型，以其中相贯节点为典型代表，一般需使相邻杆件能够在同一轴线中进行连接，其他部分的连接则需利用焊接形式完成。应用的优势主要体现在具有较强的承载能力，且无需引用其他节点构件，是工程中材料节约且便于维护的重要节点形式。除相贯节点外，从节点几何形式上看，又包括平面节点形式，如平面KK形或YY形等。另外，若以杆件内力平衡为依据，对节点的形式又可划分为三类，即：第一，弦杆与腹杆轴力保持垂直时，横截面剪力对垂直部分将起到一定的平衡作用，此时借点形式呈现T形或Y形。第二，在腹杆对其轴力起到平衡作用的条件下，节点形式将以X形为主。第三，弦杆自身的长度方向可与同侧腹杆轴力保持垂直且达到平衡状态的情况下，节点形式以N形或K形为主[2]。
三、导管架平台在海洋开发中的主要优势分析
结合导管自身的结构形式及其节点特征，导管架平台在海洋开发中的优势主要体现在：首先，从平台自身的支撑性能角度，由于在构件构成方面主要以钢结构为主，结构受力情况保持良好。其中的圆钢管无论从结构制造或加工过程等方面都较为便利，且成型后的圆钢管仅有小部分接触海水，可避免出现被腐蚀问题，同时在施工过程中可通过浮力作用使海水中结构的重量得以减轻。其次，实际打桩过程中由于充分利用导管架，使桩的位置较为准确，尤其在风浪较大且水深海域处该结构的优势更为明显。具体打桩过程中只需进行导管架的合理定位，是保证桩基稳定的重要方式之一，而且导管架一定程度上也可承担桩基的部分作用，有利于平台结构稳定性得以增强。再次，导管架平台应用过程中在分块预制方面多在陆地中进行，而组装的过程主要在海上完成，使工程质量得以保证的同时，无论从组装或具体海上吊装等方面都可减少施工时间，有利于降低整体施工成本。最后，我国现阶段安装与制造技术不断完善，其为导管架平台的应用与设计带来一定的技术与经验保障，使导管架平台在海洋开发中的应用更具适用性[3]。
四、导管架平台在海洋开发中的具体应用与发展趋势
（一）导管架平台的具体应用
从当前导管架平台的应用现状看，主要用于油气资源开采过程中，且在未来资源开发中导管架平台应用更具前景。我国在海洋资源开发中导管架平台的引入可追溯至1966年，主要在渤海区域利用当时的技术完成平台的构建工作，在此基础上伴随能源需求量的增加，油气资源开发呈快速发展态势，一定程度上推动制造行业、安装行业以及平台的实际设计等方面的发展。截至上世纪60年代，我国海上平台的构建已达近百座，尤其在南海地区以及渤海地区进行油田开发过程中更注重导管架平台的应用。而该阶段国外在5-200m水深海域中也主要采用导管架平台，据相关数据统计，导管架平台在使用数量方面大约在90%以上，是油田开发的重要结构形式。另外，在浅海方面利用导管架平台作为主要结构形式可追溯至上世纪40年代，由美国设计出钢质导管架式平台，成为世界其他许多国家借鉴参考的重要平台之一。现阶段导管架平台已不再单纯局限于石油开发过程中，许多如海上旅游观光或科学探索等方面都充分利用导管架平台的优势[4]。
（二）导管架平台的未来发展趋势
除前文中提及的在油田开采、旅游观光以及科学探索方面，导管架平台在实际应用于发展过程中也集中体现在海上风力发电方面。具体发展趋势主要表现在海上风力发电方面，不再局限于浅海层风电场建设，逐渐向深海处拓展，且其中应用的风力发电机无论在性能或容量等方面也不断完善。导管架平台集中应用在浅海域方面的原因主要体现在两方面，即风机结构趋向于大型化以及导管架平台自身的特征。为实现海上风力发电的目标，将导管架平台用于浅海域中可取得更好的效果，如其中利用三角支撑结构的三脚架式基础形式，是近海风力发电常用的结构形式。另外，由于风力发电要求保证风力机组的有效运行，但实际运行过程中存在极大的荷载作用于上部结构中，这就要求基础结构在倾覆力矩以及刚度等方面能够得到大幅提提高。此时固定式基础在水深50m的近海中可满足风力机组运行的基本要求，但值得注意的是固定式平台相比导管架平台，整体刚度较差，不利于对风能的实际开发。因此未来发展过程中应充分发挥导管架平台的作用，并融入其他平台如重力式或固定式等平台的优势，以此实现海上开发的目标[5]。
结论：导管架平台在海洋开发中的应用是实现油气资源开发以及进行科学探索的重要途径。实际应用中应结合导管架平台的结构特征与形式以及节点的具体介绍，保证其设计的合理性，且注重在未来发展中发挥其在海上风力发电方面的作用，融合其他平台如固定式或重力式的主要优势，使导管架平台整体稳定性得以提高。
参考文献
[1]魏晓添.海洋导管架结构的现状研究及应用前景[J]. 山西建筑，2010，19：102-103.
[2]龚顺风.海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究[D].浙江大学，2010.
[3]宋剑.海洋平台结构在偶然灾害作用下的可靠性研究[D].浙江大学，2010.
[4]范海峰.海洋平台导管架结构疲劳寿命与损伤裂纹扩展仿真研究[D].江苏科技大学，2013.
[5]石金磊.冰载作用下导管架海洋平台结构动力优化研究[D].大连理工大学，2010.