海洋平臺原型實驗方法研究.pdf

1、海洋平臺是海洋油氣開發(fā)重要的支撐裝備，隨著科技的發(fā)展，海洋石油開發(fā)逐漸從早期的淺海走向更深海域，同時海洋平臺結構的設計也越來越大型化、復雜化。在惡劣的海洋環(huán)境荷載的作用下，現(xiàn)有平臺結構設計的缺陷等問題凸顯，曾經發(fā)生過多次重大的事故。針對在這種惡劣海洋環(huán)境荷載作用下海洋平臺結構的設計問題，現(xiàn)有的理論分析、模型試驗以及數值模擬等方法的局限性日漸凸顯。如何設計更加合理的海洋平臺結構來適應惡劣的海洋環(huán)境、保證平臺的在位安全生產等問題成為世界各國

2、海洋工程發(fā)展的核心問題。以在役的海洋平臺結構為載體，在現(xiàn)場建立原型結構的測量、監(jiān)測或實驗基地，可以獲取最為真實和完備的結構所受環(huán)境荷載及響應信息。這些實測數據可以為保障現(xiàn)役平臺安全，分析結構載荷及響應特點以及新平臺設計等工作提供重要參考。因此這些基于原型結構的相關研究可以極大促進海洋工程結構的發(fā)展，受到了世界各國學者的廣泛關注。
　　本文在已有海洋平臺原型測量及監(jiān)測工作的基礎上，提出了原型實驗的概念。即在服役中的海洋平臺結構上建立

3、現(xiàn)場實驗室，對真實的海洋環(huán)境荷載、平臺結構響應等信息進行現(xiàn)場測量及監(jiān)測，并將真實的海洋平臺結構“當成”室內實驗的模型結構，通過對現(xiàn)場實驗數據的分析與提取，獲取類似室內實驗的實驗載荷（真實的環(huán)境載荷）及實驗響應（平臺響應）。最終通過對原型實驗的分析，對平臺結構的設計進行驗證，為新結構設計提供原型實驗數據。本文首先針對導管架平臺的冰荷載問題進行了現(xiàn)場原型實驗研究，并將基于原型實驗建立的冰荷載模型及冰振分析方法用于新建平臺的抗冰數值分析，保障

4、了新平的抗冰性能，此部分內容詳見本文第二章。其次針對軟剛臂系泊的FPSO以及南海半潛式平臺開展了浮式平臺結構的現(xiàn)場原型實驗研究，針對現(xiàn)場的海洋環(huán)境要素、浮體姿態(tài)要素以及結構響應要素進行了原型實驗設計及實施，通過對現(xiàn)場實驗數據進行整理與分析，掌握了淺海與深海的海洋環(huán)境荷載特性，并基于原型實驗數據對兩類結構的設計進行了評價，此部分內容詳見本文的第三章。最后針對深水立管系統(tǒng)無法進行現(xiàn)場原型實驗的問題，提出室內原型實驗的方法。通過對立管系統(tǒng)所受