考虑损伤的导管架平台倒塌安全储备分析

发布时间：2017-09-22 03:22

  本文关键词：考虑损伤的导管架平台倒塌安全储备分析

  更多相关文章： 导管架平台 构件重要性分析 损伤 Pushover IDA I-K退化模型

【摘要】：导管架式海洋平台结构所处海洋环境非常复杂,不但遭受海风、海浪、海流或海冰的作用,同时还受到不可预测的地震动载荷的威胁。在如此恶劣的海洋环境下,环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷、构件缺陷以及疲劳裂纹扩展等不利因素也对结构的服役安全性和耐久性带来考验。当前导管架平台安全性分析主要存在以下问题：对导管架平台结构安全性分析主要针对设计结构,很少考虑初始缺陷和损伤的影响,并很少对结构损伤进行定量评估；导管架平台结构抗震性能的研究很少涉及结构在地震载荷下的强度和刚度退化。本文选取典型导管架式海洋平台结构为研究对象,开展了考虑损伤的导管架平台结构倒塌安全储备分析,主要研究内容如下：综述导管架平台结构倒塌安全储备分析研究现状,对构件重要性研究现状以及分析方法进行概述,介绍钢结构损伤退化研究现状和常用的考虑退化的滞回模型以及考虑退化的分析方法。在导管架平台常遇冰工况载荷作用下,对移除各个构件后的缺陷结构进行推覆分析；从变形能、储备强度比以及模态的角度对导管架平台结构进行构件重要性分析,依此判断每个构件的重要性；分析不同首失效构件导致的结构薄弱路径,从而确定结构的最薄弱路径和路径起始构件位置；在保证总用钢量不变的条件下,调整构件截面设计,实现结构薄弱环节的调控。根据不同腐蚀分区的腐蚀规律建立合适的导管架平台时变分区腐蚀损伤模型；对全寿命期导管架平台结构进行推覆分析,得到结构的强度储备比和延性系数的变化规律；对全寿命期导管架平台结构进行IDA分析,得到导管架平台结构的倒塌强度储备比下降规律,并分析腐蚀损伤对结构倒塌安全储备的影响。提出基于强度储备比的腐蚀损伤指标模型并采用高阶模态损伤指标模型对导管架平台结构腐蚀损伤进行定量分析；将高阶模态损伤指标模型应用于导管架平台结构地震损伤分析并指出当前分析存在的问题。综述改进I-K模型的骨架曲线和滞回规则,对模型中的四种退化模式进行分析；将考虑软化段强度退化、基本强度退化、再加载刚度退化和卸载刚度退化的I-K退化模型加入到导管架平台结构中,实现导管架平台结构考虑损伤退化的弹塑性动力时程分析。
【关键词】：导管架平台 构件重要性分析 损伤 Pushover IDA I-K退化模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 课题背景及研究意义10-12
• 1.2 导管架平台倒塌分析研究现状12-15
• 1.2.1 导管架平台倒塌安全储备分析方法12-14
• 1.2.2 结构损伤对倒塌安全储备影响分析14-15
• 1.3 构件重要性研究15-16
• 1.3.1 国内外研究现状15-16
• 1.3.2 构件重要性指标16
• 1.4 钢结构损伤退化研究现状16-22
• 1.4.1 结构地震损伤指标研究现状18-19
• 1.4.2 钢结构基本滞回模型19-20
• 1.4.3 基于损伤指数D的损伤模型20-22
• 1.5 OpenSees程序简介22
• 1.6 本文主要内容22-24
• 2 导管架平台构件重要性分析24-36
• 2.1 构件重要性评价指标的选择24-25
• 2.2 平台基本概况与有限元模型建立25-26
• 2.2.1 平台基本概况25-26
• 2.2.2 平台有限元模型建立26
• 2.3 导管架平台构件重要性分析26-30
• 2.3.1 载荷工况选取26-27
• 2.3.2 构件重要性分析流程27-28
• 2.3.3 导管架平台构件重要性指标28-30
• 2.4 移除构件影响分析30-32
• 2.5 基于构件重要性的结构塑性发展路径调整32-35
• 2.5.1 结构塑性发展路径32-33
• 2.5.2 构件截面调整33-35
• 2.6 本章小结35-36
• 3 时变腐蚀损伤对导管架平台结构倒塌安全储备的影响研究36-59
• 3.1 海洋平台时变腐蚀规律36-38
• 3.1.1 海水腐蚀机理36-37
• 3.1.2 海洋平台不同腐蚀区域规律37-38
• 3.1.3 海洋平台不同腐蚀阶段规律38
• 3.2 导管架平台结构基本概况38-41
• 3.2.1 导管架平台结构模型38-39
• 3.2.2 导管架平台有限元模型与固有模态分析39-40
• 3.2.3 导管架平台腐蚀结构模型40-41
• 3.3 时变腐蚀损伤导管架平台强度储备与延性指标41-46
• 3.3.1 强度储备和延性指标及其分析方法42
• 3.3.2 设计导管架平台结构强度储备和延性指标42-44
• 3.3.3 腐蚀损伤导管架平台结构强度储备与延性指标44-46
• 3.4 时变腐蚀损伤导管架平台倒塌安全储备46-58
• 3.4.1 倒塌安全储备指标及其机理46-47
• 3.4.2 地震反应谱47-48
• 3.4.3 地震波选择48-50
• 3.4.4 地震动强度指标和结构倒塌判定准则选取50-51
• 3.4.5 设计结构倒塌安全储备51-53
• 3.4.6 腐蚀结构倒塌安全储备53-58
• 3.5 本章小结58-59
• 4 导管架平台腐蚀损伤评价及地震损伤研究59-68
• 4.1 结构腐蚀损伤评价59-64
• 4.1.1 基于强度储备的腐蚀损伤指标59-60
• 4.1.2 基于高阶模态损伤模型的腐蚀损伤指标60-64
• 4.2 高阶模态损伤指标实用性64-65
• 4.3 基于高阶模态损伤模型的地震损伤指标65-66
• 4.4 本章小结66-68
• 5 地震作用下导管架平台损伤退化行为68-80
• 5.1 改进I-K恢复力模型68-75
• 5.1.1 模型骨架曲线68-69
• 5.1.2 基本滞回模型69-71
• 5.1.3 循环退化模型71-74
• 5.1.4 I-K退化模型总结74-75
• 5.2 导管架平台塑性铰结构模型建立75-77
• 5.2.1 I-K退化材料模型75-76
• 5.2.2 塑性铰模型76-77
• 5.3 改进I-K恢复力模型的导管架平台抗震性能分析77-79
• 5.4 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-90
• 附录 所选地震波时程记录90-93
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况93-94
• 致谢94-95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱振宇;;考虑损伤累积钢材料在OpenSees平台的集成[J];低温建筑技术;2015年09期

2 嵇春艳;薛洪志;;腐蚀和裂纹损伤下海洋平台极限强度试验研究[J];造船技术;2014年04期

3 郑山锁;孙龙飞;杨威;朱帅帅;田微;;锈蚀RC框架结构抗地震倒塌能力研究[J];建筑结构;2014年16期

4 何政;欧晓英;程智慧;;基于推覆分析的结构倒塌安全储备系数[J];工程力学;2014年06期

5 嵇春艳;薛洪志;;腐蚀损伤下海洋平台极限强度计算方法及试验研究[J];海洋技术学报;2014年01期

6 徐彻;杨樝;;海上固定式平台结构安全储备研究综述[J];海洋工程;2014年01期

7 郭小康;李国强;刘玉姝;陈桥生;;FEMA P695-Quantification of Building Seismic Performance Factors简介[J];建筑钢结构进展;2013年02期

8 蔡建国;王蜂岚;冯健;张晋;;连续倒塌分析中结构重要构件的研究现状[J];工业建筑;2011年10期

9 孙爱伏;欧进萍;侯爽;;高层钢框架结构的薄弱层加强与最弱失效模式控制[J];地震工程与工程振动;2010年06期

10 蔡秋琦;高磊;王君杰;;结构损伤指标研究综述[J];结构工程师;2010年04期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 欧晓英;强震作用下混凝土结构的整体损伤演化与倒塌安全储备[D];大连理工大学;2014年

2 王萌;强烈地震作用下钢框架的损伤退化行为[D];清华大学;2013年

3 熊俊;强震作用下钢框架焊接节点损伤性能和计算模型研究[D];清华大学;2011年

4 魏巍;导管架式海洋平台地震破坏状态分析研究[D];中国海洋大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 应续华;强震作用下导管架平台倒塌安全储备研究[D];大连理工大学;2015年

2 徐彻;导管架平台动力性能及安全性分析[D];大连理工大学;2014年

3 胡意涛;强震作用下大跨空间网格结构的损伤演化[D];大连理工大学;2014年

4 徐文显;基于改进I-K塑性铰恢复力模型的RC框架抗震性能分析[D];哈尔滨工业大学;2013年

5 王涛;混凝土框架结构在强震作用下的抗倒塌能力研究[D];重庆大学;2013年

6 郑阳;结构抗连续倒塌关键构件的评价方法及敏感性分析[D];浙江大学;2013年

7 金书成;现役导管架式海洋平台抗冰抗震性能分析[D];大连理工大学;2009年

8 刘良林;地震作用下结构损伤评价方法研究[D];华侨大学;2008年

9 贲庆国;钢框架结构地震作用下累积损伤分析及试验研究[D];南京工业大学;2003年

，

本文编号：898503