论文摘要
柔性抗冰导管架平台冰激振动问题严重,已经威胁到平台的安全生产和工作人员的身心健康,必须采取合理有效的控制手段加以抑制。在土木工程领域,振动控制策略在理论和应用等方面都已经发展的很成熟,对海洋结构的冰激振动抑制有很好的借鉴意义。作者基于明确的海洋平台冰激振动特点,以及大量的现场原型实测数据,结合经典的隔振、吸振理论,论述了破冰锥体、隔振锥体、端部隔振、调谐质量阻尼器（TMD: Tuned Mass Damper）四种控制策略在导管架抗冰平台冰激振动抑制领域的有效性及各自的适用性。现场监测数据显示,渤海导管架平台结构偏柔性,其基频与海冰破碎频率相接近,故在海冰作用下平台冰激振动的大部分能量通常集中在平台结构的一阶固有频率上,并且模态分析显示平台的冰激振动通常以一阶平动为主,因此,为了更加清晰地表述振动控制原理,导管架海洋平台可以简化为单自由度模型,在此基础上,平台与不同类型的振动抑制设备结合后可以相应简化为单自由度或者两自由度模型系统。据此原理,本文首先介绍了上述几种控制策略相应的力学模型及动力学方程,并详细阐述了不同模型的力学原理及物理意义,其中重点对TMD的原理进行了相位解释,然后选取NP1-29、JZ9-3WHPB、JZ20-2MUQ三座不同类型且具有代表性的导管架平台,应用数值方法对各平台进行了稳态冰荷载及随机冰荷载作用下各控制策略的减振效果分析,通过对加控前后数值计算结果的对比,首先确定了各种减振策略的有效性及对不同类型平台的效果,然后结合各自减振原理及平台结构特点对每种策略的优缺点及适用性进行了分析,并最终确定了各控制策略的适用范围。