自升式平台整体结构分析中桩腿边界条件简化方法研究

摘要

自升式平台与其它海洋结构物一样，其高效、稳定地作业，依赖于对桩腿与海底地基相互作用的正确认识。而在实际的工程计算中，由于缺乏对桩腿与地基的相互作用有限元模型的公认性的结论，无论是设计人员还是检验人员，绝大多数都是凭借经验去选择桩腿边界条件的简化方法以及方法中所需的各类参数，这样可能导致最终结果的失真。
　　 本课题主要针对这一问题，选择圆桩腿自升式平台以及桁架式桩腿自升式平台为目标平台进行研究。利用等效桩以及弹性基础板原理，确定不同边界条件的简化方法，并利用ANSYS建立相应的有限元模型进行分析。
　　 对于不同的简化计算方法，都存在主要参数的选择。本文针对不同方法，选取了一定量的数值进行试算，并利用敏感性分析的概念对得到有限元计算结果进行了分析比较，最终确定了相关的参数及其适用范围。
　　 根据确定的参数，本文进行了两种目标自升式平台平台的整体以及局部计算结果的比较，得出了结论，即对于圆桩腿目标自升式平台，利用弹性基础板原理的计算方法偏于安全，利用等效桩原理的计算方法偏于危险；对于桁架式桩腿目标自升式平台，利用弹性基础板原理的计算方法偏于危险，泥面以下3m建板加铰支座方法的计算结果偏于安全，而在延长弦杆至泥面下3m交于中心一点加铰支座的方法计算结果前两者之间。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2研究的主要内容

1.3国内外发展现状

第二章 边界条件简化分析的基本原理

2.1有限元方法介绍

2.1.1有限元基本原理

2.1.2有限元法的基本步骤

2.1.3有限元法的优点

2.2 ANSYS介绍

2.3单元属性介绍

2.3.1 SHELL63单元属性

2.3.2 BEAM188单元属性

2.3.3 PIPE59单元属性

2.3.4 PIPE16单元属性

2.3.5 MASS21单元属性

2.4半无限地基弹性基础板有限元分析原理介绍

2.5等效桩原理

2.6敏感性分析

2.6.1敏感性分析的基本概念

2.6.2敏感性分析的基本步骤

第三章 有限元模型的建立

3.1圆桩腿自升式平台有限元模型的建立

3.2桁架腿式自升式平台有限元模型的建立

第四章 简化方法的参数敏感性分析

4.1平台有限元模型载荷

4.1.1圆桩腿目标自升式平台的环境载荷

4.1.2桁架式桩腿目标自升式平台的环境载荷

4.2目标自升式平台主要参数选取

4.2.1圆桩腿自升式平台主要参数选取

4.2.2桁架式自升式平台主要参数选取

4.3有限元求解结果及敏感性分析

4.3.1圆桩腿目标自升式平台的有限元求解结果及敏感性分析

4.3.2桁架式桩腿目标自升式平台的有限元求解结果及敏感性分析

4.4本章小结

第五章 简化方法比较

5.1圆桩腿目标自升式平台的两种计算方法的比较

5.1.1目标自升式平台整体计算结果比较

5.1.2目标自升式平台的局部计算结果比较

5.2桁架式桩腿目标自升式平台的三种计算方法比较

5.2.1目标自升式平台整体计算结果比较

5.2.2目标自升式平台的局部计算结果比较

5.3本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢