巨型框架海洋平臺設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、固定式導(dǎo)管架平臺是廣泛應(yīng)用于海洋石油鉆采作業(yè)的海洋結(jié)構(gòu)。隨著石油勘探和開采向較深水域發(fā)展,導(dǎo)管架平臺面臨許多技術(shù)難題。一是隨著水深增加,結(jié)構(gòu)增大,抗彎剛度下降。在海上惡劣載荷作用下,振動更加明顯和劇烈,甚至引起平臺整體破壞;二是隨著結(jié)構(gòu)的增大,海浪作用在平臺上的載荷增加,平臺整體振動響應(yīng)增大。此外,結(jié)構(gòu)增大還會使平臺的造價(jià)急劇上升,海上運(yùn)輸和作業(yè)的時(shí)間延長,受環(huán)境的影響變大。為解決導(dǎo)管架平臺向深海發(fā)展的瓶頸問題,本文將巨型框架理論與傳統(tǒng)

2、導(dǎo)管架平臺設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,構(gòu)建巨型框架平臺,并對其性能、影響因素進(jìn)行深入研究,在此基礎(chǔ)上,確定了平臺最優(yōu)參數(shù)。
　　 第一、巨型框架結(jié)構(gòu)在海洋平臺設(shè)計(jì)中的移植應(yīng)用和巨型框架海洋平臺設(shè)計(jì)研究。利用陸地高層建筑上應(yīng)用成熟的巨型框架結(jié)構(gòu)和理論構(gòu)建新型海洋平臺的拓?fù)鋬?yōu)化模型。在模型上施加水平方向的波浪載荷和垂直方向的重力載荷進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析。依據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化分析結(jié)果和海洋平臺設(shè)計(jì)準(zhǔn)則構(gòu)建巨型框架海洋平臺。
　　 第二、巨型框架海洋平

3、臺性能分析及影響因素研究。利用有限元分析軟件對巨型框架海洋平臺進(jìn)行模態(tài)分析,得到平臺的動態(tài)特性,并研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對平臺自振特性的影響;針對不同的海況,研究巨型框架海洋平臺在波浪載荷作用下的動力響應(yīng)和平臺承載特性。
　　 第三、巨型框架海洋平臺波浪載荷計(jì)算及影響因素研究。研究巨型柱、巨型梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)對平臺波浪載荷的影響,在兼顧平臺性能的情況下進(jìn)行平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,減少平臺承受的波浪載荷;根據(jù)巨型框架平臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究用于平臺波浪載

4、荷理論計(jì)算的簡化模型,為工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
　　 第四、巨型框架平臺結(jié)構(gòu)參數(shù)動力優(yōu)化研究。利用正交優(yōu)化試驗(yàn)方法對在正弦載荷作用下,探討巨型柱直徑、傾角、巨型梁直徑和巨型梁位置四因素對巨型框架平臺結(jié)構(gòu)的影響程度,對平臺進(jìn)行尺寸和形狀優(yōu)化研究,得到較理想的巨型框架平臺,并通過仿真試驗(yàn)分析了優(yōu)化的巨型框架平臺在惡劣工況下的承載性能。
　　 第五、巨型框架海洋平臺一般性設(shè)計(jì)方法的建立。總結(jié)巨型框架海洋平臺力學(xué)性能、承載特性