巨型框架海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、固定式導(dǎo)管架平臺(tái)是廣泛應(yīng)用于海洋石油鉆采作業(yè)的海洋結(jié)構(gòu)。隨著石油勘探和開(kāi)采向較深水域發(fā)展,導(dǎo)管架平臺(tái)面臨許多技術(shù)難題。一是隨著水深增加,結(jié)構(gòu)增大,抗彎剛度下降。在海上惡劣載荷作用下,振動(dòng)更加明顯和劇烈,甚至引起平臺(tái)整體破壞;二是隨著結(jié)構(gòu)的增大,海浪作用在平臺(tái)上的載荷增加,平臺(tái)整體振動(dòng)響應(yīng)增大。此外,結(jié)構(gòu)增大還會(huì)使平臺(tái)的造價(jià)急劇上升,海上運(yùn)輸和作業(yè)的時(shí)間延長(zhǎng),受環(huán)境的影響變大。為解決導(dǎo)管架平臺(tái)向深海發(fā)展的瓶頸問(wèn)題,本文將巨型框架理論與傳統(tǒng)

2、導(dǎo)管架平臺(tái)設(shè)計(jì)方法相結(jié)合,構(gòu)建巨型框架平臺(tái),并對(duì)其性能、影響因素進(jìn)行深入研究,在此基礎(chǔ)上,確定了平臺(tái)最優(yōu)參數(shù)。
　　 第一、巨型框架結(jié)構(gòu)在海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)中的移植應(yīng)用和巨型框架海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)研究。利用陸地高層建筑上應(yīng)用成熟的巨型框架結(jié)構(gòu)和理論構(gòu)建新型海洋平臺(tái)的拓?fù)鋬?yōu)化模型。在模型上施加水平方向的波浪載荷和垂直方向的重力載荷進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析。依據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化分析結(jié)果和海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則構(gòu)建巨型框架海洋平臺(tái)。
　　 第二、巨型框架海洋平

3、臺(tái)性能分析及影響因素研究。利用有限元分析軟件對(duì)巨型框架海洋平臺(tái)進(jìn)行模態(tài)分析,得到平臺(tái)的動(dòng)態(tài)特性,并研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平臺(tái)自振特性的影響;針對(duì)不同的海況,研究巨型框架海洋平臺(tái)在波浪載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)和平臺(tái)承載特性。
　　 第三、巨型框架海洋平臺(tái)波浪載荷計(jì)算及影響因素研究。研究巨型柱、巨型梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)平臺(tái)波浪載荷的影響,在兼顧平臺(tái)性能的情況下進(jìn)行平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化,減少平臺(tái)承受的波浪載荷;根據(jù)巨型框架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究用于平臺(tái)波浪載

4、荷理論計(jì)算的簡(jiǎn)化模型,為工程應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
　　 第四、巨型框架平臺(tái)結(jié)構(gòu)參數(shù)動(dòng)力優(yōu)化研究。利用正交優(yōu)化試驗(yàn)方法對(duì)在正弦載荷作用下,探討巨型柱直徑、傾角、巨型梁直徑和巨型梁位置四因素對(duì)巨型框架平臺(tái)結(jié)構(gòu)的影響程度,對(duì)平臺(tái)進(jìn)行尺寸和形狀優(yōu)化研究,得到較理想的巨型框架平臺(tái),并通過(guò)仿真試驗(yàn)分析了優(yōu)化的巨型框架平臺(tái)在惡劣工況下的承載性能。
　　 第五、巨型框架海洋平臺(tái)一般性設(shè)計(jì)方法的建立。總結(jié)巨型框架海洋平臺(tái)力學(xué)性能、承載特性