基于渤海地震环境的海洋平台抗震设防标准研究

论文摘要

海洋平台是海洋油气资源开发的基础设施,属于可能产生严重次生灾害的工程,同时,我国近海海域的地震活动性较高,海洋平台的抗震问题受到广泛关注。但受海域研究程度的限制,我国尚未制定海洋平台的抗震设防规范。目前,一般是参照《建筑抗震设计规范》和美国石油协会制定的RP2A-WSD规范,依据地震安全性评价的技术规定,进行专门的地震动参数研究。但实际工作中发现,这些规范直接应用于海洋平台设计存在很多问题,如与平台设计原则不一致、概率水准比较保守等。渤海海域地震活动强度大、频度高,在我国海域中具有一定的代表性,而且这一地区地震活动特征和平台设计地震动参数的研究较深入,因此,本论文基于渤海地震环境研究海洋平台的抗震设防标准,确定设防原则和目标、设计基准期、设防水准、设防参数等。主要研究内容和技术途径可概括为:首先分析国内外工程抗震设防标准的研究现状及发展趋势、海洋平台的结构特征及其工程地震问题、渤海地震环境等,在此基础上,结合我国国情,确定海洋平台抗震设防标准的确定原则和方法;然后参照相关行业的经验,根据海洋平台的结构特征与地震破坏状态,确定设防目标;收集整理已有的平台设计地震动参数的研究成果,采用类比方法,标定抗震设防水准;分析渤海海域地震危险性特征,给出基于渤海地震环境的海洋平台的抗震设防参数;最后,通过工程实例的反应谱分析,论证平台结构的地震安全性。主要成果体现在:（1）从地震活动和地震危险性、社会经济状况、国内外抗震设计规范等方面,指出我国海洋平台抗震设防水准过于保守。（2）针对海洋平台的柔性和延性性质突出的特点,提出海洋平台抗震分析涉及的工程地震问题,如抗震设防标准、长周期地震动、地震动参数、设定地震等。（3）从历史地震记录、地震活动的时空特征等方面,研究了渤海海域地震环境。通过对比分析,指出南加州地区地震危险性远高于渤海地区,为本文结果与API规范的对比奠定了基础。（4）确定了海洋平台的两级设防目标,分别为正常使用极限地震和变形极限地震;基于已有平台的设计地震动参数,采用类比分析方法,确定正常使用极限和变形极限地震的重现期分别取200年和1000～3000年。（5）基于渤海地震危险性特征,给出海洋平台不同水准下的设防地震动参数;通过实例分析,证明结果的可靠性。创新性体现在:在我国首次确定海洋平台两级抗震设防目标及相应的设防水准,给出了海洋平台在不同地震危险性分区内、不同水准下的设防地震动参数。本研究成果为海洋平台的抗震设计提出了相应的设防标准和设防参数,为制定海洋平台行业抗震设计规范提供了基础资料和工作方法。同时,本研究填补了我国海洋工程抗震设防研究的空白,是对我国建设工程抗震设防研究的完善和提升。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 选题背景
• 1.2 抗震设防标准的基本概念和确定方法
• 1.3 研究思路与内容安排
• 1.4 研究基础
• 2 抗震设防标准的研究现状
• 2.1 国内外相关行业的抗震设防标准
• 2.2 抗震设防标准的发展趋势
• 2.3 现行海洋平台抗震标准及存在的问题
• 2.4 本章小结
• 3 海洋平台的结构特征与工程地震问题
• 3.1 海洋平台的分类
• 3.2 固定式平台的结构特征
• 3.3 海洋平台的工程地震问题
• 3.4 本章小结
• 4 渤海海域地震活动环境
• 4.1 渤海海域历史强震
• 4.2 渤海及周边地区地震活动环境
• 4.3 渤海地区与南加州地区的地震活动性对比分析
• 4.4 本章小结
• 5 海洋平台抗震设防水准的标定
• 5.1 确定原则和方法
• 5.2 海洋平台地震破坏状态与抗震设防目标
• 5.3 已有的工程经验
• 5.4 海洋平台抗震设防水准的概率标定
• 5.5 抗震设防水准的比较分析
• 5.6 本章小结
• 6 考虑地震环境的海洋平台抗震设防参数
• 6.1 渤海海域地震区划
• 6.2 渤海海域地震危险性特征
• 6.3 考虑地震环境的不同概率水准下设防参数
• 6.4 罕遇地震水准的合理性论证
• 6.5 本章小结
• 7 导管架式海洋平台地震响应分析
• 7.1 概述
• 7.2 JZ25-1WHPC 平台设计地震动参数研究
• 7.3 海洋平台计算模型与自振特性分析
• 7.4 海洋平台地震反应谱分析
• 7.5 本章小结
• 8 主要成果及存在问题
• 8.1 主要成果
• 8.2 存在问题
• 致谢
• 主要参考文献
• 攻读博士期间发表的论文
• 个人简历