海洋平臺結構優(yōu)化設計理論與方法研究.pdf

1、該文以結構優(yōu)化設計理論、決策理念、工程模糊集理論以及結構可靠度分析方法為基礎,在總結已有研究成果的基礎上,對海洋平臺的優(yōu)化設計理論和方法進行了研究,具體開展了以下幾方面的工作:1.考慮樁—土之間相互作用的非線性特性基礎上,采用非線性等效彈簧模擬海底土層對樁基的作用,對樁基進行有限元分析.2.綜合考慮初期投資、建造運營期間的安全性、維修費用、耐疲勞及腐蝕性能、施工工期、施工難易程度和對環(huán)境的破壞程度等多項條件,建立了基于水深和地質條件的海

2、洋平臺選型多目標優(yōu)化模型.3.分析了預應力混凝土海洋平臺配筋優(yōu)化設計的特點,建立了截面配筋的混合離散變量優(yōu)化設計模型.4.分析了混凝土—鋼組合平臺的結構及構造特點,指出由于其涉及混凝土、鋼筋和鋼等多種材料,結構型式較為復雜,采用傳統(tǒng)的尺度優(yōu)化方法會遇到許多困難,甚至無法將優(yōu)化進行下去.5.對鋼質導管架平臺而言,海洋環(huán)境的強腐蝕性是一種極大的危害.已有的優(yōu)化設計方法僅僅考慮平臺的初始造價最低或者重量最輕,這種方法得到的最優(yōu)設計實際上是在平

3、臺投入使用時刻滿足規(guī)范要求條件下的最低水平設計.然而由于海水的腐蝕作用,平臺的截面幾何尺寸會逐漸減少,鋼材的性能會逐漸降低,因此即使經(jīng)過很短的時間某些約束條件就會得不到滿足,這樣就需要對結構進行維修加固,從而增加了維修加固的頻率和費用,也就是說初始的最優(yōu)設計實際上并不是最優(yōu)的.該文基于此建立了考慮腐蝕影響的導管架平臺模糊優(yōu)化設計模型,通過建立腐蝕規(guī)律方程,將設計變量及材料性能根據(jù)計劃維修時間進行折算后再代入約束條件,而目標函數(shù)則取設計變