巨型框架海洋平臺設計及優(yōu)化研究.pdf

1、固定式導管架平臺是廣泛應用于海洋石油鉆采作業(yè)的海洋結構。隨著石油勘探和開采向較深水域發(fā)展,導管架平臺面臨許多技術難題。一是隨著水深增加,結構增大,抗彎剛度下降。在海上惡劣載荷作用下,振動更加明顯和劇烈,甚至引起平臺整體破壞;二是隨著結構的增大,海浪作用在平臺上的載荷增加,平臺整體振動響應增大。此外,結構增大還會使平臺的造價急劇上升,海上運輸和作業(yè)的時間延長,受環(huán)境的影響變大。為解決導管架平臺向深海發(fā)展的瓶頸問題,本文將巨型框架理論與傳統(tǒng)

2、導管架平臺設計方法相結合,構建巨型框架平臺,并對其性能、影響因素進行深入研究,在此基礎上,確定了平臺最優(yōu)參數。
　　 第一、巨型框架結構在海洋平臺設計中的移植應用和巨型框架海洋平臺設計研究。利用陸地高層建筑上應用成熟的巨型框架結構和理論構建新型海洋平臺的拓撲優(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行拓撲優(yōu)化分析。依據拓撲優(yōu)化分析結果和海洋平臺設計準則構建巨型框架海洋平臺。
　　 第二、巨型框架海洋平

3、臺性能分析及影響因素研究。利用有限元分析軟件對巨型框架海洋平臺進行模態(tài)分析,得到平臺的動態(tài)特性,并研究結構參數對平臺自振特性的影響;針對不同的海況,研究巨型框架海洋平臺在波浪載荷作用下的動力響應和平臺承載特性。
　　 第三、巨型框架海洋平臺波浪載荷計算及影響因素研究。研究巨型柱、巨型梁的結構參數對平臺波浪載荷的影響,在兼顧平臺性能的情況下進行平臺結構參數優(yōu)化,減少平臺承受的波浪載荷;根據巨型框架平臺的結構特點,研究用于平臺波浪載

4、荷理論計算的簡化模型,為工程應用提供了理論依據。
　　 第四、巨型框架平臺結構參數動力優(yōu)化研究。利用正交優(yōu)化試驗方法對在正弦載荷作用下,探討巨型柱直徑、傾角、巨型梁直徑和巨型梁位置四因素對巨型框架平臺結構的影響程度,對平臺進行尺寸和形狀優(yōu)化研究,得到較理想的巨型框架平臺,并通過仿真試驗分析了優(yōu)化的巨型框架平臺在惡劣工況下的承載性能。
　　 第五、巨型框架海洋平臺一般性設計方法的建立?？偨Y巨型框架海洋平臺力學性能、承載特性