半潜平台结构强度可靠性评估方法研究

论文摘要

海洋工程结构的安全可靠性是保证其正常生产作业和生存的重要指标之一。随着海洋开发事业向深海的不断发展,平台结构的安全性问题越来越受到相关各方的关注。本文针对半潜式平台波浪载荷预报,平台结构极限强度评估,载荷与结构承载能力的不确定性分析以及平台整体和局部结构可靠性分析等几个方面展开了广泛的研究和探索:(1)首先介绍了海洋工程结构安全性评估的重要意义,对当今半潜式平台载荷预报及结构极限强度可靠性评估的发展现状作了综述。(2)对平台波浪载荷短期预报、长期预报和载荷极值分析进行了研究,分析了湿表面网格尺寸、平台上的细小管件对波浪载荷的影响;重点研究了不同海况资料对长期预报结果的影响,以及浪向和海况对波浪载荷长期极值分布的影响。(3)进行了结构极限强度研究,采用简化的逐步崩溃方法,通过自编软件完成了多个结构模型的计算,验证了程序的有效性。在此基础上对半潜式平台的中纵剖面横向构件合理地划分结构单元,完成了中拱中垂极限弯矩的计算工作。对于平台上的细小管件采用规范中的解析公式计算了其极限强度。(4)在广泛调研分析已有资料的基础上,统计出了结构承载能力影响因素的主要统计参数,包括结构尺寸、材料属性以及计算模型等,利用Rosenbluth方法分析了结构承载能力的统计特征;平台波浪载荷的不确定性分析中,研究了波浪载荷传递函数、海浪谱型以及波高等因素对波浪载荷的影响;通过理论计算结果与模型试验的比较,给出了波浪载荷理论预报模型的不确定性。提出三种研究短期响应对长期预报结果影响的不确定性分析方法,与Soares的方法相比,具有明显的合理性。(5)采用验算点法研究了平台横向整体结构和管件的可靠性。通过合理选择载荷和结构承载能力的特征值,利用LRFD法给出了结构承载能力和载荷的分项安全因子。上述研究工作为我国开展半潜式海洋平台设计和形成先进的结构设计规范提供了技术支撑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 半潜平台波浪载荷研究
• 1.2.2 半潜平台结构极限强度研究
• 1.2.3 半潜平台结构可靠性研究
• 1.3 论文主要研究工作
• 第二章 半潜平台全寿命期极值载荷预报方法
• 2.1 概述
• 2.2 波浪载荷的短期预报与长期预报
• 2.2.1 短期预报
• 2.2.2 长期预报
• 2.2.3 极值统计
• 2.3 波浪载荷计算的简化公式
• 2.4 典型半潜平台波浪载荷预报结果分析
• 2.4.1 计算模型
• 2.4.2 短期预报结果
• 2.4.3 长期预报结果
• 2.4.4 预报结果的比较
• 2.4.5 长期分析的简化
• 2.5 本章小结
• 第三章 半潜平台极限强度计算方法
• 3.1 概述
• 3.2 简化逐步崩溃方法
• 3.2.1 基本假设
• 3.2.2 板格单元划分
• 3.2.3 单元平均应力——应变关系曲线
• 3.2.4 逐步崩溃法计算步骤
• 3.2.5 算例分析
• 3.3 极限强度计算的解析经验公式
• 3.4 半潜平台整体极限强度计算分析
• 3.5 构件极限强度计算
• 3.5.1 轴向拉伸作用
• 3.5.2 轴向压缩作用
• 3.5.3 弯矩作用
• 3.5.4 静水压作用
• 3.5.5 典型半潜平台撑杆极限强度计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 半潜平台波浪载荷与结构极限强度的不确定性分析
• 4.1 概述
• 4.2 波浪载荷的不确定性分析
• 4.2.1 波浪载荷统计参数的确定方法
• 4.2.2 半潜式平台波浪载荷的不确定性分析
• 4.3 结构极限强度的不确定性分析
• 4.3.1 结构极限强度的主要不确定因素
• 4.3.2 不确定性的计算方法
• 4.3.3 平台管件极限强度不确定性分析
• 4.3.4 平台总体极限强度不确定性分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 半潜平台结构可靠性分析
• 5.1 概述
• 5.2 可靠性分析方法
• 5.3 半潜平台可靠性计算算例
• 5.3.1 平台总体极限强度可靠性分析
• 5.3.2 平台管件结构强度可靠性分析
• 5.3.3 半潜平台目标可靠性指标
• 5.4 结构可靠性设计的LRFD 法
• 5.4.1 LRFD 法的定义
• 5.4.2 载荷与结构能力特征值的选取
• 5.4.3 载荷与抗力因子的确定
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 详细摘要