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我国海上油气开发已经逐步由浅水迈向了深水,用于深水海洋平台的结构设计和分析也变得更为复杂。通常在浅水区时,平台动力响应较小,一般按照波浪和海流作为静力载荷来分析,然而随着海洋平台工作水深的增加,桩腿的延长,平台的整体刚度变小,自振频率降低,对波浪的激振较为敏感,即使在未发生共振的条件下,结构动力响应也可能很大,因此必须对大水深导管架平台作动力分析。
本文从近百年以来世界海上油气资源勘探开发的历史入手,以较大水深导管架平台为研究对象,使用大型通用有限元软件ABAQUS实现对较大水深的八腿柱导管架平台的动力响应分析。论文内容主要包括以下几个方面:
首先从时域角度对平台做了模态分析,来探讨平台结构发生共振的可能性。同时进一步对平台做了瞬态动力响应分析,使用最大设计波法从时域角度研究了平台应力变化及振动情况。本文也考虑了使用谱分析法从频域角度研究了波谱激励作用下平台的振动情况,并得出一些适合工程实际有指导意义的结论。
其次,在建立方法的基础上,本文选取14种海况的参数来进行计算,对危险点的应力极值,振动位移极值进行了统计分析,通过比较验证确定了适合于平台危险点极值的分布类型和分布函数,从而反过来指导平台的设计,这种反馈效应在工程设计中是非常有价值的。
再次,考虑了平台所处区域假如发生地震时对平台的影响;最后,进一步研究了导管架平台结构形式变化对平台动力特性和极限承载力的影响。找出规律,总结出了适合较大水深的导管架平台的合理结构布置形式,提出优选方案(X型)。为工程中深水导管架平台结构选型和优化设计提供了技术支持。