作为油田勘探与开发过程中重要的承载构件,井架是钻机系统起升设备中必不可少的组成部分。由于钻井作业常常要在野外恶劣的环境下进行,其工作环境远比一般的钢结构物恶劣。近十几年来,各大油田的科研单位、高校等采用了多种研究方法对在用井架结构安全进行评定分析,以此来保障油田开采过程中的安全性。目前,对石油井架进行安全评定工程上最常用的方法是现场测试井架应力、位移及结构动态特性,以测试数据为基础,按照线性外推的方法确定井架的承载能力。随着有限元技术的发展,现场测试与有限元模拟相结合成为井架结构分析的最主要的研究方法。井架结构各构件之间,通过连接的方式组装成整体结构。采用的连接方式一般为焊接连接、销座耳板连接和螺栓连接。连接方式及连接节点性能直接影响结构的工作性能。根据连接节点刚度的不同,连接分为刚性连接、半刚性连接和铰接连接三种类型。对石油井架结构进行有限元分析时,通常将井架各杆件间的连接考虑成完全刚接的形式进行计算,这与现场使用多年的在用井架的实际情况不相符,计算结果必然带来误差。本文将立柱与横拉筋之间的焊接节点作为半刚性连接节点考虑,研究半刚性连接节点对井架结构力学性能的影响。文章首先介绍了钢结构梁柱连接的类型及其特点,以及半刚性梁柱连接的研究方法和受力性能。研究梁端节点连接的柔性对连接的非线性性能的影响,推导了平面钢架半刚性梁单元、空间钢架半刚性梁单元的单元刚度矩阵的具体表达形式。利用组件法推导了焊接节点初始刚度的理论计算公式,对其计算结果与相应的有限元计算结果进行对比分析,表明结果吻合较好。采用双向变刚度零长度螺旋弹簧模拟节点的半刚性,介绍了具体的实现方法和步骤,并由此建立了半刚性连接井架的有限元模型。研究了半刚接节点对石油井架结构的内力及位移、结构稳定动力特性及极限承载能力的影响。