恶劣风浪下深水导管架平台结构强度分析研究

摘要

近年来，沿海地区台风的频率越来越大。据统计，2016年前10个月，沿海地区已经经历了22次台风。台风对沿海地带造成了严重的损失。对于深水导管架平台，是固定在海底中孤立的建筑，若遭遇如此台风，无法像移动式平台可以及时撤离，只能被动抵抗。导管架平台在强台风若发生倒塌，则会对海上油气开采设施及人员的生命产生巨大的威胁，带来无可估量的损失。所以很有必要对各种恶劣环境下深水导管架平台的结构强度进行分析研究。本文的主要研究内容如下：
　　1.采用两种约束方法建立平台模型，即等效桩法和非线性弹簧法，其中等效桩法为在泥面以下6倍桩径处固定，非线性弹簧法基于P-y曲线理论，把不同深度的土视作非线性弹簧，模拟桩土相互作用。采用非线性静力推覆分析，分析平台的极限承载能力，研究平台三个主要方向的承载力规律，对比分析不同约束方法之间极限承载的差异。紧接着考虑平台中部关键斜撑断裂后，极限承载能力的变化，并计算无损平台以及斜撑断裂后的平台各个方向的储备强度并研究其变化规律。
　　2.对两种约束方法的平台进行模态分析，分析其差异，提取平台前两阶固有频率，计算平台的阻尼系数，对平台进行瞬态动力分析，对比两种约束方法下平台顶点的位移，速度，加速度响应差异。接着考虑了动力放大系数，对平台进行静力分析，计算出其在静力分析下的位移，然后同种工况下动力响应中的最大位移除以静力位移，得到动力放大系数，研究不同方向，不同约束方法下动力放大系数的差别，找出其变化规律。最后，对非线性弹簧约束下的模型，提取其裙桩腿沿着入土深度的位移分布和弯矩分布，比较其在浅层土和深层土中的差异，分析裙桩中各个桩腿的位移、弯矩随深度分布的规律。
　　3.对于风暴潮产生的增水影响，导致平台甲板高程的降低出现的甲板上浪现象，使用简化版的三线性上浪模型。研究上浪载荷对平台顶点位移、速度、加速度响应的影响，对不同水深，不同上浪高度的工况进行对比分析，研究其在不同上浪高度下的响应规律。对于上浪拍击载荷，主要研究在拍击载荷作用下，甲板的应力变化情况以及板的垂向位移变化。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2国内外研究现状与进展

1.3论文主要研究内容和创新点

第2章 海洋环境载荷以及桩基承载力研究

2.1 引言

2.2 海洋环境载荷

2.3 桩土相互作用

2.4 本章小结

第3章 深水导管架平台极限承载能力分析

3.1 引言

3.2深水导管架平台弹塑性分析

3.3深水导管架平台极限承载能力分析

3.4 储备强度

3.5 本章小结

第4章 风浪流作用下深水导管架平台动力响应分析

4.1 引言

4.2动力响应分析基本理论

4.3 深水导管架平台动力响应分析

4.4本章小结

第5章 风暴潮下平台甲板上浪分析

5.1 引言

5.2上浪载荷研究

5.3 上浪载荷的动力响应分析

5.4上浪拍击载荷的研究

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文主要研究内容及结论

6.2 进一步研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及专利

致谢