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承载力导管架海洋平台倒塌学术

收藏本文 2024-02-14 点赞:11007 浏览:45395 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:导管架海洋平台由于其结构简单、适应性强,安全可靠和造价低等特点,广泛运用于海洋石油开发中,特别是在浅海石油开发中导管架平台更是占据主导地位。平台作大型超静定的钢结构,按相关规范进行设计,一般都具有一定的强度冗余。随着全球气候的变暖,极端环境出现得愈来愈频繁,有些台风风力甚至超过平台设计所能承受的最大风力,此时为了评估平台在超强台风下的安全可靠性,必须评估平台的极限强度,倒塌浅析目的就是为了求得平台的极限强度,因而对平台进行倒塌浅析具有重要实际工程作用。本论文先依据目标平台的结构设计图纸在SACS有限元软件建立结构计算模型,然后按照相关规范对平台分别施加正常操作工况和极端工况下的各种载荷,8个桩头节点处的边界条件考虑桩土的相互作用,再根据土壤资料编制PSI桩土文件导入程序中进行静力计算以评估平台的静强度。静力浅析计算后,利用回归的海洋环境载荷对平台进行倒塌浅析,求得平台的极限承载力,评估平台在超强台风下的安全性与可靠性。本论文的主要探讨内容有:1.熟悉导管架平台的结构;了解平台结构设计的API规范和钢结构AISC规范;学习SACS有限元软件的基本论述及其操作利用;2.依据相关规范和资料利用SACS软件建立平台的结构模型并进行静力计算浅析;详细地了解各个载荷的定义及其处理策略;探讨API规范对桩同作用的规定及软件中的桩—同作用的机理和处理策略;3.探讨极限强度的基本论述知识,特别是弹塑性、大变形和增量有限元策略的基本介绍;4.根据海洋环境调查报告对海洋环境参数进行回归,并利用SACS软件对平台进行倒塌浅析,探讨SACS软件倒塌浅析的基本原理及其计算处理相关处理历程;5.对倒塌浅析的结果进行处理浅析,对结果进行解释说明。通过静力浅析和倒塌浅析得到下述结论:平台的静强度满足规范设计的要求,平台结构具有足够的强度储备;0°方向的储备强度系数最小,其值为1.95,为最危险方位角。关键词:导管架平台论文API规范论文桩-同作用论文倒塌浅析论文极限承载力论文

    摘要4-5

    Abstract5-10

    第1章 绪论10-15

    1.1 探讨背景10-11

    1.2 国内外探讨近况11-14

    1.2.1 直接计算法12-13

    1.2.2 逐步破坏浅析法13

    1.2.3 数值计算策略13-14

    1.3 本论文探讨的主要内容14-15

    第2章 导管架平台结构静力计算15-54

    2.1 前言15

    2.2 SACS有限元程序介绍15-17

    2.3 导管架平台结构模型17-22

    2.3.1 平台结构概要17-19

    2.3.2 计算利用的参考资料19

    2.3.3 平台结构模型19-22

    2.4 载荷22-27

    2.4.1 固定载荷23

    2.4.2 活载荷23

    2.4.3 环境载荷23-27

    2.4.4 施工载荷27

    2.5 载荷工况27-34

    2.5.1 基本工况载荷的描述27-29

    2.5.2 组合工况29-34

    2.6 桩—土的共同作用(PSI)34-51

    2.6.1 SACS桩—同作用机理35-40

    2.6.2 API-RP2A规范的桩反力40-47

    2.6.3 等效桩47-50

    2.6.4 实际模型土壤数据50-51

    2.7 静力计算结果51-54

    第3章 极限强度论述54-60

    3.1 非线性有限元法54-60

    3.1.1 大变形55-56

    3.1.2 弹塑性56-58

    3.1.3 增量有限元58-60

    第4章 导管架平台倒塌计算60-91

    4.1 导管架平台倒塌计算的目的60

    4.2 SACS程序倒塌浅析的机理60-65

    4.2.1 梁单元61

    4.2.2 板单元61-62

    4.2.3 管连接处62

    4.2.4 线均布载荷62

    4.2.5 桩基础62

    4.2.6 计算策略62-63

    4.2.7 浅析考虑因素63-65

    4.3 能量法原理65-68

    4.3.1 离散系统65-67

    4.3.2 非线性不足67

    4.3.3 连续系统67-68

    4.3.4 非线性不足68

    4.4 非线性塑性力策略68-69

    4.5 板单元69-71

    4.6 梁单元71-75

    4.6.1 非线性应变表达式71-72

    4.6.2 非线性不足72-75

    4.7 连接点75-76

    4.7.1 节点弹性75-76

    4.7.2 管节点连接点的承载能力76

    4.8 基础76-77

    4.8.1 桩的概述76-77

    4.8.2 土壤概述77

    4.9 海洋环境参数极值统计论述及回归浅析77-82

    4.9.1 极值统计论述77-78

    4.9.2 统计系数的回归78-79

    4.9.3 各环境极值的Weibull分布79

    4.9.4 风速与其他环境参数的联系79-82

    4.10 最大允许工况82-83

    4.11 临界工况83-84

    4.12 倒塌浅析结果84-90

    4.13 小结90-91

    第5章 总结与展望91-93

    5.1 总结91

    5.2 结果浅析91-92

    5.3 展望92-93

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