海洋平臺(tái)原型實(shí)驗(yàn)方法研究.pdf

1、海洋平臺(tái)是海洋油氣開發(fā)重要的支撐裝備，隨著科技的發(fā)展，海洋石油開發(fā)逐漸從早期的淺海走向更深海域，同時(shí)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也越來越大型化、復(fù)雜化。在惡劣的海洋環(huán)境荷載的作用下，現(xiàn)有平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷等問題凸顯，曾經(jīng)發(fā)生過多次重大的事故。針對(duì)在這種惡劣海洋環(huán)境荷載作用下海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)問題，現(xiàn)有的理論分析、模型試驗(yàn)以及數(shù)值模擬等方法的局限性日漸凸顯。如何設(shè)計(jì)更加合理的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)來適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境、保證平臺(tái)的在位安全生產(chǎn)等問題成為世界各國

2、海洋工程發(fā)展的核心問題。以在役的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)為載體，在現(xiàn)場建立原型結(jié)構(gòu)的測量、監(jiān)測或?qū)嶒?yàn)基地，可以獲取最為真實(shí)和完備的結(jié)構(gòu)所受環(huán)境荷載及響應(yīng)信息。這些實(shí)測數(shù)據(jù)可以為保障現(xiàn)役平臺(tái)安全，分析結(jié)構(gòu)載荷及響應(yīng)特點(diǎn)以及新平臺(tái)設(shè)計(jì)等工作提供重要參考。因此這些基于原型結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究可以極大促進(jìn)海洋工程結(jié)構(gòu)的發(fā)展，受到了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　本文在已有海洋平臺(tái)原型測量及監(jiān)測工作的基礎(chǔ)上，提出了原型實(shí)驗(yàn)的概念。即在服役中的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)上建立

3、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室，對(duì)真實(shí)的海洋環(huán)境荷載、平臺(tái)結(jié)構(gòu)響應(yīng)等信息進(jìn)行現(xiàn)場測量及監(jiān)測，并將真實(shí)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)“當(dāng)成”室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的模型結(jié)構(gòu)，通過對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與提取，獲取類似室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)載荷（真實(shí)的環(huán)境載荷）及實(shí)驗(yàn)響應(yīng)（平臺(tái)響應(yīng)）。最終通過對(duì)原型實(shí)驗(yàn)的分析，對(duì)平臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，為新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供原型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本文首先針對(duì)導(dǎo)管架平臺(tái)的冰荷載問題進(jìn)行了現(xiàn)場原型實(shí)驗(yàn)研究，并將基于原型實(shí)驗(yàn)建立的冰荷載模型及冰振分析方法用于新建平臺(tái)的抗冰數(shù)值分析，保障

4、了新平的抗冰性能，此部分內(nèi)容詳見本文第二章。其次針對(duì)軟剛臂系泊的FPSO以及南海半潛式平臺(tái)開展了浮式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場原型實(shí)驗(yàn)研究，針對(duì)現(xiàn)場的海洋環(huán)境要素、浮體姿態(tài)要素以及結(jié)構(gòu)響應(yīng)要素進(jìn)行了原型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)施，通過對(duì)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，掌握了淺海與深海的海洋環(huán)境荷載特性，并基于原型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)兩類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，此部分內(nèi)容詳見本文的第三章。最后針對(duì)深水立管系統(tǒng)無法進(jìn)行現(xiàn)場原型實(shí)驗(yàn)的問題，提出室內(nèi)原型實(shí)驗(yàn)的方法。通過對(duì)立管系統(tǒng)所受