河口海域海底地形变迁对海洋结构的影响及对策

论文摘要

海洋结构在服役期间,由于周围自然环境以及水动力条件的改变,使得其所在海域地形条件与设计时发生较大的变化,尤其是在河口海域,常年遭受海陆双重自然因素与人为因素的综合作用,其地形变化更为显著。这势必会对该海域海洋结构的动态响应产生影响,特别是当工作水深增加时,会加剧结构物的动态响应,从而威胁到结构物生产的安全性和稳定性。 本文对我国三大河口海域海底地形的现状以及未来发展趋势进行全面的调研之后,具体阐述了这种地形变迁产生的原因以及发展规律。并选取了一个海底地形冲刷非常严重的老黄河口海域的某现役平台为例,对其进行了现场实测,在实测数据的基础上,用ANSYS建立一个该平台的有限元模型,对该平台进行相应的模态分析和数值计算,详细分析了这种地形变化对平台的影响程度。结果表明,由于水深的增加,该平台自建成后至今其响应增加了1倍多,已经严重影响到平台的稳定性。同时还预测当地形进一步变化,水深继续增加时平台的动态响应的变化情况。 此外,本文还简单介绍了几种常见的减振措施及其优缺点。为了对海洋结构的振动实施经济有效的控制,建立了TMD减振系统,并以一个海洋平台为例,用ANSYS对其减振效果进行了分析。最后针对这种地形变化较大的海域海洋结构的设计和施工,简要地介绍了几种结构物自身的减振设计。

论文目录

• 1 前言
• 1.1 我国海洋资源开发的现状及其发展前景
• 1.2 研究海底地形变迁对海洋结构影响的重要意义
• 1.3 我国各主要河口海域海底地形的现状及未来发展趋势
• 1.3.1 黄河口海域
• 1.3.2 老黄河口海域
• 1.3.3 长江口海域
• 1.3.4 珠江口海域
• 1.4 海洋结构的建立对其周围海底地形的影响
• 1.5 地形变迁对海洋结构的影响研究现状
• 1.6 本文的主要工作
• 2 海上平台动态响应的现场实测
• 2.1 实测平台的地理位置及其服役现状
• 2.2 测试的目的
• 2.3 测试的方案
• 2.3.1 测点布置
• 2.3.2 测试仪器的选择
• 2.3.3 仪器的准备及现场安装
• 2.4 测试的环境条件
• 2.5 测试数据分析及结论
• 2.5.1 部分测试结果分析
• 2.5.2 测试结论
• 2.6 本章小结
• 3 海上平台数值模型的建立
• 3.1 所在海域波浪条件的模拟
• 3.1.1 基本公式
• 3.1.2 波浪力计算结果
• 3.2 平台数值模型的建立
• 3.2.1 平台原始设计环境条件
• 3.2.2 有限元模型的主要参数
• 3.3 数值计算结果分析
• 3.3.1 数值计算结果
• 3.3.2 与实测结果比较
• 3.4 分析地形进一步变化所产生的影响
• 3.4.1 不同水深条件下平台的动态响应
• 3.4.2 结论
• 3.5 本章小结
• 4 应采取的措施
• 4.1 各种减振措施的概述
• 4.2 海洋结构的TMD减振系统
• 4.2.1 TMD的基本工作原理
• 4.2.2 平台-TMD振动控制系统的建立
• 4.2.3 平台-TMD振动控制系统计算结果分析
• 4.3 海洋结构自身减振措施的设计
• 4.3.1 传统结构形式的参数设计
• 4.3.2 新结构形式的设计
• 4.4 本章结论
• 5 全文结论
• 参考文献
• 致谢