导管架平台结构整体安全水平分析与标定

论文摘要

海洋平台作为海洋油气开采的基础设施ˋ在世界石油高速消耗尤其是我国石油需求缺口急剧扩大的今天发挥着着极其重要的作用从上世纪六十年代末开始ˋ我国相继建立了200多座海洋平台ˋ其中大多数都是固定式导管架平台ˋ在恶劣的海洋环境中平台抗力都有不同程度的降低ˋ时有平台在极端环境中遭受了破坏由于油气开采需要需延长平台服役期ˋ这些都需要对平台结构进行安全评估大型固定式导管架平台具有较大的冗余度ˋ属于高次超静定结构ˋ从结构的整体角度来评价结构的安全水平更加合理API规范给出了结构整体安全评估的要求ˋ但未给出结构整体安全水平ˋ实际工程整体安全评估不具备可操作性因此本文结合JZ20-2-3实际结构ˋ对导管架平台整体安全水平进行分析和标定ˋ具体研究内容如下1首先利用ANSYSY有限元软件建立了JZ20-2-3导管架平台的结构实体有限元模型ˋ同时确定了平台的环境荷载及其组合工况2对不同荷载组合工况和控制荷载的不同作用方向进行极限承载能力计算分析ˋ确定了平台强度的最弱方向和控制荷载组合工况分析了不同损伤对结构极限承载能力的影响ˋ可为结构整体安全指标的确定提供依据3标定了确定性整体安全指标和可靠度整体安全指标ˋ分析了平台的设计基准期和设计环境荷载的重现期对其的影响本文的研究为海洋平台结构的整体安全评估提供了参考方法ˋ并给出了标定平台结构的安全水平的建议

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景以及研究意义
• 1.2 海洋平台结构安全评估的发展状况
• 1.2.1 环境荷载的概率模型
• 1.2.2 结构安全评估的环境荷载标准
• 1.2.3 平台整体安全水平的确定
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 导管架平台结构模型建立与荷载计算组合
• 2.1 JZ20-2-3 导管架平台结构概况
• 2.2 导管架平台ANSYS 有限元模型的建立
• 2.2.1 实体模型概况
• 2.2.2 导管腿等效单元壁厚和密度的确定
• 2.2.3 模型的有限元模态分析
• 2.3 环境荷载的计算与组合
• 2.3.1 风荷载的计算
• 2.3.2 波浪荷载的计算
• 2.3.3 海流荷载的计算
• 2.3.4 冰荷载的计算
• 2.3.5 环境荷载的组合
• 2.4 非环境荷载
• 2.5 本章小结
• 第3章 导管架平台结构静力计算与极限承载力分析
• 3.1 引言
• 3.2 导管架平台结构静力计算
• 3.2.1 荷载工况组合
• 3.2.2 极端波浪工况荷载作用下的静力分析
• 3.2.3 极端冰工况荷载作用下的静力分析
• 3.2.4 静力分析结果的对比
• 3.3 导管架平台极限承载力分析
• 3.3.1 无初始缺陷的平台极限承载力分析
• 3.3.2 局部杆件断裂对极限承载力的影响
• 3.3.3 腐蚀对极限承载力的影响
• 3.3.4 局部杆件凹陷对极限承载力的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 导管架平台结构整体安全水平标定
• 4.1 引言
• 4.2 导管架平台结构整体的确定性分析
• 4.2.1 无初始缺陷下的储备强度系数
• 4.2.2 受损后的储备强度系数
• 4.3 导管架平台结构的体系可靠度分析
• 4.3.1 结构基底剪力抗力的概率分布分析计算
• 4.3.2 海洋环境荷载的概率分布分析计算
• 4.3.3 结构体系可靠度的分析计算
• 4.4 不同条件下的结构可靠度指标
• 4.4.1 不同环境荷载条件下结构体系可靠度指标
• 4.4.2 不同抗力条件下结构体系可靠度指标
• 4.5 导管架平台结构整体安全水平的标定
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢