论文题目: 自升式海洋平台结构动力响应分析
论文类型: 硕士论文
论文专业: 工程力学
作者: 陆浩华
导师: 吴卫国
关键词: 自升式海洋平台,动力响应,结构桩土相互作用,非线性弹簧,有限元,波浪冲刷
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以某自升式打桩平台为研究对象，借用有限元软件ANSYS对其在极端海洋环境下进行静强度分析及非线性动力响应分析。此外，还采用了动力Winkler地基梁模型研究了桩—土的动力相互作用以及插桩式平台插桩深度的问题。最后，还研究了两种桩靴形式对该自升式平台的影响，以及在波浪冲刷作用下的安全性问题。在此基础上对自升式海洋平台这种海洋结构物的静力及动力特性进行了深入的探讨。并得出一些具有一定适用价值贺工程指导意义的结论。本文的主要工作及研究成果是： 一、建立自升式海洋平台的三维有限元模型，并对其在极端波浪条件下进行了静力分析及动力响应分析。对自升式海洋平台这种结构形式的动力特性进行了深入探讨。 从模态及动力响应分析的结果来看，自升式平台这种结构形式的柔度较大，在受到动载荷作用下其动力响应结果较静力结果明显偏大。由此得出结论，在波浪、流等这些动载荷的作用下仅仅对其进行静强度分析是不够的，有必要进行更深入的动力响应分析。 二、采用Winkler地基梁模型模拟桩—土动力相互作用，土按Winkler地基来处理，桩为埋置于土中的长梁。结合平台所在的工作海域的海洋地质资料(P—y、t—z、Q—z曲线)，利用非线性弹簧单元模拟土反力。并与规范所采用的固端模型相比较，研究结构—桩—土相互作用的影响。结果表明，固端模型由于加强了模型的约束条件，其刚度变强，相应的其动力响应的结果也偏于安全。在实际的计算过程中，仅仅采用固端模型是不过的，有必要建立复杂的桩—土模型。而Winkler地基梁模型虽然具有一定的局限性，但能够反映深度和土质的非线性变化，无论从计算结果还是实验方法来看，都是具有一定实用价值的。 三、在桩—土模型的基础上，研究插桩式平台插桩深度的问题。其结果表明平台的最大位移并非随着插桩深度的增加而减小，而是在某一点达到最小值后又开始增加。这对平台的实际运用中，如何选择插桩深度具有一定的指导意义。 四、研究了两种桩靴形式对该平台的影响，其结果表明加桩靴对平台的结构强度有很大的提高作用。此外还讨论了波浪冲刷的危害性以及防护措施。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 立题背景及研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 波浪动力响应分析
1.2.2 结构—桩—土相互作用
1.3 本文的主要研究内容
第2章 波浪载荷作用下海洋平台的动力响应
2.1 基本理论
2.1.1 波浪载荷
2.1.2 动力响应分析
2.2 结构随机振动的特征值问题
2.3 随机结构动力响应分析
第3章 平台动力响应模型研究
3.1 平台结构三维有限元模型
3.1.1 基本方程式
3.1.2 结构有限元模型
3.1.3 单元类型
3.1.4 计算载荷及边界条件
3.2 计算实例
3.2.1 计算条件
3.2.2 计算模型
3.2.3 计算工况与载荷组合
3.2.4 静力分析结果
3.3 模态分析
3.4 瞬态动力响应分析
3.4.1 ANSYS中阻尼问题的考虑
3.4.2 结果分析
3.5 本章总结
第4章 桩—土动力相互作用模型研究
4.1 引言
4.1.1 桩—土动力相互作用
4.1.2 有效埋置深度
4.2 桩—土计算模型
4.2.1 计算模型
4.2.2 土参数
4.3 桩—土相互作用模拟分析
4.3.1 结构计算模型
4.3.2 计算结果及其分析
4.3.3 模态结果
4.3.4 动力响应分析
4.4 插桩深度问题的讨论
4.5 本章小结
第5章 桩靴形式研究及波浪冲刷的影响
5.1 两种桩靴形式的比较
5.1.1 计算模型
5.1.2 计算结果
5.2 波浪冲刷的影响
5.2.1 波浪冲刷产生的机理
5.2.2 波浪冲刷对两种桩靴形式平台的影响
5.2.3 防冲刷措施
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 本文主要研究成果
6.2 后续研究工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-04-13
参考文献
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