论文摘要
随着人类社会对能源需求量的逐步增大以及陆地油气储量的减少,资源丰富的海洋渐渐成为油气勘探开发的重点。海上石油的勘探开发离不开海洋平台,但海洋平台服役环境恶劣,在国内外海洋开发工程中,曾发生过多起灾难性海洋平台事故,不仅对海洋环境造成了巨大的污染,也带来了不可估量的经济损失和不良的社会影响。有效的评定和预测平台的安全性与可靠性,是保证平台结构安全运营、最大限度的避免事故发生的有效措施。本文结合大型有限元软件ANSYS,以埕岛油田导管架海洋平台为对象,对平台结构进行静力分析、瞬态动力响应分析、极限承载力以及疲劳可靠性分析,全面客观地反映结构的安全性、可用性与耐久性,为埕岛油田合理安排平台生产提供重要的决策依据。主要包括以下内容:（1）.采用P-Y、Q-Z、T-Z曲线考虑土的非线性特性,总结出P-Y、T-Z、Q-Z曲线的确定方法,并以非线性土弹簧单元模拟桩周围的土体,建立了考虑结构-桩-土之间相互作用的平台有限元模型;在考虑桩-土间的相互作用后,平台结构柔软性增强,刚度降低。（2）.对平台进行静力分析,以保证平台结构在极端波浪工况下强度和刚度均满足要求;研究结果表明平台在50年一遇的极端波浪工况下的最大位移值和等效应力值均在容许值范围内,具有较大的静力安全储备。（3）.对平台进行模态分析和瞬态动力响应分析;模态分析分析结果表明平台的自振频率有效的避开了波浪的固有频率,可以很好避免与波浪产生共振;通过瞬态响应分析得到了各工况下平台的位移、速度、加速度以及应力时程曲线,为平台安全评估提供了更有效可靠的资料。（4）.分别计算无缺陷平台的极限承载力和存在海水腐蚀、构件损伤与缺失、地基土冲刷等多种损伤的平台的极限承载力,最后计算了平台的强度储备系数;研究结果表明各种损伤型式中腐蚀对平台极限承载能力影响最大,在平台的服役期间要特别注意平台的防腐工作。（5）.对海洋工程结构疲劳寿命评估的基本方法进行研究,从能量的角度对平台进行结构动力学分析,在以上基础上应用谱方法对平台进行结构疲劳分析预估平台的整体寿命;分析结果表明CB273平台疲劳寿命满足设计要求。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题的研究目的和意义1.2 国内外研究现状1.2.1 结构-桩-土相互作用研究现状1.2.2 海洋平台结构动力特性研究历史和现状1.2.3 海洋平台极限承载力分析研究现状1.2.4 海洋平台疲劳分析研究现状1.3 课题研究目标、研究内容与技术路线1.3.1 研究目标1.3.2 主要研究内容1.3.3 技术路线第二章 导管架海洋平台静力分析2.1 波浪理论及波浪力计算2.1.1 确定性波浪理论2.1.2 小尺度结构物波浪力计算2.2 海洋平台结构-桩-土计算模型2.2.1 导管架平台整体分析计算模型2.2.2.P -Y 曲线的确定2.2.3.T -Z、Q-Z 曲线的确定2.3 埕岛油田海洋环境基本情况2.4.CB273 海洋平台结构-桩-土相互作用模型2.4.1.CB273 海洋平台P-Y 曲线绘制2.4.2.CB273 海洋平台桩土t-z 与q-z 曲线确定2.4.3.CB273 海洋平台结构-桩-土相互作用模型建立2.5.CB273 海洋平台静力分析2.5.1 设计波高和有效波高2.5.2 环境参数与计算工况2.5.3 材料属性2.5.4 波流荷载计算2.5.5 风载荷计算2.5.6 静力计算结果分析2.6.CB273 海洋平台强度校核2.7 本章小结第三章 导管架海洋平台的动力响应分析3.1 海面波动时程的模拟3.2 瞬态动力学简介3.3 模态分析3.4 瞬态响应分析3.4.1 正常作业海况平台动力响应3.4.2 不同海况平台动力响应3.4.3 波浪高度对平台动力响应的影响3.4.4 共振海况与极限海况平台动力响应对比3.5 本章小结第四章 导管架海洋平台极限承载力分析4.1 海洋平台整体安全评估方法4.2 无初始缺陷平台的极限承载力分析4.3 受损平台极限承载力分析4.3.1 构件碰弯4.3.2 构件缺失4.3.3 平台腐蚀4.3.4 地基土冲刷4.4 平台确定性安全评估4.5 本章小结第五章 基于谱分析方法的平台疲劳分析5.1 疲劳分析的基本方法5.1.1.S -N 曲线法5.1.2 断裂力学方法5.1.3 可靠性方法5.2 基于谱分析方法的平台疲劳分析5.2.1 频域分析法5.2.2 平台疲劳寿命分析过程5.3.CB273 海洋平台疲劳分析5.3.1 随机振动响应分析5.3.2 疲劳可靠性分析5.4 本章小结结论参考文献致谢
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