冰区在役导管架平台的冰振疲劳研究

发布时间：2020-06-19 17:45

【摘要】： 对渤海冰区多座海洋平台进行现场监测的结果表明,在冰荷载作用下导管架平台存在比较剧烈的振动现象,并直接威胁着平台的安全。本文基于对渤海平台的现场监测数据以及冰荷载研究的最新成果,对冰区导管架海洋平台冰激振动下的疲劳问题进行了详细分析和总结。首先,本文介绍了波浪荷载下海洋平台疲劳问题的研究进展,以及冰区环境条件和冰区海洋结构物的冰激响应研究现状,并提出了本文的研究内容。其次,本文介绍了疲劳研究的基本概念及其主要特点;介绍了疲劳设计的主要方法,其理论依据主要是Miner理论和断裂力学理论,总结了各自特点及其适用范围;总结了波浪荷载下海洋平台疲劳分析的一般性方法,为冰荷载下结构的疲劳分析提供了借鉴。再次,在对渤海现场原型试验和基于现场原型试验取得的冰荷载研究成果过的基础上,对渤海两座典型导管架平台进行了动力响应分析,计算了平台甲板的振动加速度并通过了实测数据的验证,为进一步的导管架管结点处的应力计算做了必要的技术准备。最后,对冰区导管架平台的疲劳问题进行了较全面的分析,并对冰振作用下管结点疲劳寿命的详细计算方法进行了研究。基于海洋平台的动力特性,从定性和定量两个方面说明了冰区导管架平台进行详细疲劳分析的必要性;总结目前冰区海洋结构疲劳分析方法的研究进展并指出需改进的方面,并在此基础上提出基于现场监测的疲劳分析方法;介绍了基于现场监测的疲劳分析方法的详细流程;以JZ20-2MSW平台为实例应用基于现场监测的疲劳分析方法详细计算了该平台管结点的疲劳寿命。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P752
【图文】：

分布图,冰情,渤海,分布图

图1.11969年渤海冰封严重期冰情分布图Fig.1.lDistributionofieebehaviouroftheBohaiSeain19691968/69年冬季渤海初冰日比常年晚20余天。葫芦岛、秦皇岛、芷锚湾的初冰为12月12日、13日和16日;大沽锚地和龙口的初冰日分别在1%8年12月3169年1月1日。1969年2月15日一3月巧日为持续一月之久的盛冰期，终冰日0天，致使渤海冰期长达4个月之久。从2月巧日起，冰外缘线由渤海中部迅速向东扩展，至3月中旬，整个渤海被海冰覆盖，冰层厚，质坚硬，破坏力大，堆积现象严重。冰封期间，渤海海冰大致分为四个区域:厚冰区、平整厚冰区、厚冰堆积带和碎冰区。厚冰堆积区位于渤海湾西部近岸海区，到见高度为1一2米的堆积冰，最大4米左右。这里海冰多由两层以上单冰叠加而成，厚一般为50一70厘米，最厚达1米以上。受到强劲东北风和涨潮的作用，在渤海成严重堆积现象。海冰的危害不仅能造成严重的经济损失，而且能损毁舰船、石油平台等，危及的生命安全。1969年冰封期间，天津港务局回淤研究站设在横堤口附近的平台被侄口，在航道上的灯标全部被夹走，去向不明。2月21日13时，“海二井”生活平

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井”平台南侧卸机具，在流冰作用下失去控制，拖轮无法顶住船体，致使船体向东北方向偏转，舷板与平台钢梁相碰，被拉开10厘米长，1厘米宽的口子，导致钢梁有焊缝开裂，见图1.2。3月27、28日，冰封解冻期间的流冰将“海一井”平台支座25毫米直径的拉筋钢管全部割断。1977年，“海四井”的烽火台被海冰推倒，见图1.3。在一般冰情年份，局部海区也会出现严重冰情，如1990年1月底，由于连续三天偏北大风，JZZO一2海区的海冰在强大风力的驱动下快速向南漂移，对正在5236一海区打井作业的渤八、渤十两条钻井船造成了不同程度损坏。图1.2平台撑杆被冰推断 Fig.1.2FailureofstayedPoleunderieeloadFig图1CollaPse3烽火台被冰推倒 ofbeaeontowerunderieeload 1.2海洋平台疲劳寿命评估研究概况国外海洋石油工程界大约于七十年初开始广泛重视海洋结构疲劳断裂及其可靠性评估的研究，经过多年的努力，取得了较大的进展〔’司。具体表现在:(1)在海洋平台构件疲劳断裂实验研究基础上

【参考文献】