海洋平臺原型實驗方法研究.pdf

1、海洋平臺是海洋油氣開發(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，同時海洋平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計也越來越大型化、復(fù)雜化。在惡劣的海洋環(huán)境荷載的作用下，現(xiàn)有平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計的缺陷等問題凸顯，曾經(jīng)發(fā)生過多次重大的事故。針對在這種惡劣海洋環(huán)境荷載作用下海洋平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計問題，現(xiàn)有的理論分析、模型試驗以及數(shù)值模擬等方法的局限性日漸凸顯。如何設(shè)計更加合理的海洋平臺結(jié)構(gòu)來適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境、保證平臺的在位安全生產(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)嶒灮?，可以獲取最為真實和完備的結(jié)構(gòu)所受環(huán)境荷載及響應(yīng)信息。這些實測數(shù)據(jù)可以為保障現(xiàn)役平臺安全，分析結(jié)構(gòu)載荷及響應(yīng)特點以及新平臺設(shè)計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原型測量及監(jiān)測工作的基礎(chǔ)上，提出了原型實驗的概念。即在服役中的海洋平臺結(jié)構(gòu)上建立

3、現(xiàn)場實驗室，對真實的海洋環(huán)境荷載、平臺結(jié)構(gòu)響應(yīng)等信息進行現(xiàn)場測量及監(jiān)測，并將真實的海洋平臺結(jié)構(gòu)“當(dāng)成”室內(nèi)實驗的模型結(jié)構(gòu)，通過對現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)的分析與提取，獲取類似室內(nèi)實驗的實驗載荷（真實的環(huán)境載荷）及實驗響應(yīng)（平臺響應(yīng)）。最終通過對原型實驗的分析，對平臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行驗證，為新結(jié)構(gòu)設(shè)計提供原型實驗數(shù)據(jù)。本文首先針對導(dǎo)管架平臺的冰荷載問題進行了現(xiàn)場原型實驗研究，并將基于原型實驗建立的冰荷載模型及冰振分析方法用于新建平臺的抗冰數(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。其次針對軟剛臂系泊的FPSO以及南海半潛式平臺開展了浮式平臺結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場原型實驗研究，針對現(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)要素進行了原型實驗設(shè)計及實施，通過對現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)進行整理與分析，掌握了淺海與深海的海洋環(huán)境荷載特性，并基于原型實驗數(shù)據(jù)對兩類結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了評價，此部分內(nèi)容詳見本文的第三章。最后針對深水立管系統(tǒng)無法進行現(xiàn)場原型實驗的問題，提出室內(nèi)原型實驗的方法。通過對立管系統(tǒng)所受