近海桶基平台结构静动力行为研究
  • 【摘要】

    海洋平台依据结构基础的创新模式,将导管架平台结构桩基发展到负压桶基形式,创造了新型采油平台——桶形基础平台。这种平台结构,以经济性高、安装移动方便、可重复利用等独特的优势,在近海油田开发中具有广阔的应用前景。由于新型桶基平台在工程领域建设时间短,桶基受力复杂,相关的施工技术和设计成果相对较少,仍然存在很多问题。
      本文以某油田一新型桶基平台为研究对象,利用有限元ANSYS软件,考虑桶基—土... 展开>>
    海洋平台依据结构基础的创新模式,将导管架平台结构桩基发展到负压桶基形式,创造了新型采油平台——桶形基础平台。这种平台结构,以经济性高、安装移动方便、可重复利用等独特的优势,在近海油田开发中具有广阔的应用前景。由于新型桶基平台在工程领域建设时间短,桶基受力复杂,相关的施工技术和设计成果相对较少,仍然存在很多问题。
      本文以某油田一新型桶基平台为研究对象,利用有限元ANSYS软件,考虑桶基—土相互作用,研究多种情况下桶基平台结构的静力和动力行为特点,给出设计建议。研究的主要内容和取得的分析成果如下:
      (1)采用p-y曲线法模拟桶基与土的相互作用,考虑固定荷载、活荷载、极端风荷载、极端冰及极端波流条件,对桶基平台结构进行了8种工况的非线性静力计算,分析大型桶基对平台整体结构的受力影响因素,并与m法计算结果对比。研究显示,m法在桶基与土的模拟过程中趋于保守,p-y曲线法能够真实地模拟桩变位与土反力的相互作用关系,更加适合桶基与土体的静力非线性特点。
      (2)利用ANSYS有限元软件进行波流荷载瞬态动力分析,确定平台结构在波流载荷下位移和应力变化特点,研究地基土类别和甲板荷载对结构的影响规律。结果显示,在波流瞬态作用下,桶基平台结构随着土体水平抗力的增大,立柱位移减小,应力不变;甲板重量增加,结构固有频率减小,竖向位移增大,立柱顶部位移减小。结果表明,大直径桶基结构在近海地质条件下适应性强,对波浪力有很好的抵抗作用。
      (3)应用谱分析方法计算桶基平台结构的地震动力响应,分析对结构产生较大影响的振型和频率,研究立柱尺度、地基土类别、场地类型和甲板荷载对桶基平台结构的位移和应力影响,获得地震作用对结构响应的影响规律。结果表明,第1阶、第4阶、第6阶和第9阶振型对平台结构的影响较大。平台结构位移和应力随立柱高度和甲板荷载的增加而增大,直至结构失稳;平台结构在各类地基土作用下的动力响应变化幅度为10.1%,表现出很强的适应性。场地类型对平台结构在地震作用下的动力响应表现出明显的规律性:在深硬冲积物中,结构的应力和位移值最大,在浅硬冲积物中次之,在岩石中最小;在深硬冲积物中,桶基基底发生滑动的临界频率最小,在浅硬冲积物中次之,在岩石中最大。 收起<<

  • 【作者】

    张杰峰 

  • 【学科专业】

    港口、海岸及近海工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    大连理工大学

  • 【导师姓名】

    姜萌

  • 【学位年度】

    2014

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    近海桶基平台结构  有限元ANSYS软件  静动力行为