抗冰平台冰激振动抑制策略研究

发布时间：2020-10-24 12:41

　　 柔性抗冰导管架平台冰激振动问题严重,已经威胁到平台的安全生产和工作人员的身心健康,必须采取合理有效的控制手段加以抑制。在土木工程领域,振动控制策略在理论和应用等方面都已经发展的很成熟,对海洋结构的冰激振动抑制有很好的借鉴意义。作者基于明确的海洋平台冰激振动特点,以及大量的现场原型实测数据,结合经典的隔振、吸振理论,论述了破冰锥体、隔振锥体、端部隔振、调谐质量阻尼器(TMD: Tuned Mass Damper)四种控制策略在导管架抗冰平台冰激振动抑制领域的有效性及各自的适用性。 现场监测数据显示,渤海导管架平台结构偏柔性,其基频与海冰破碎频率相接近,故在海冰作用下平台冰激振动的大部分能量通常集中在平台结构的一阶固有频率上,并且模态分析显示平台的冰激振动通常以一阶平动为主,因此,为了更加清晰地表述振动控制原理,导管架海洋平台可以简化为单自由度模型,在此基础上,平台与不同类型的振动抑制设备结合后可以相应简化为单自由度或者两自由度模型系统。据此原理,本文首先介绍了上述几种控制策略相应的力学模型及动力学方程,并详细阐述了不同模型的力学原理及物理意义,其中重点对TMD的原理进行了相位解释,然后选取NP1-29、JZ9-3WHPB、JZ20-2MUQ三座不同类型且具有代表性的导管架平台,应用数值方法对各平台进行了稳态冰荷载及随机冰荷载作用下各控制策略的减振效果分析,通过对加控前后数值计算结果的对比,首先确定了各种减振策略的有效性及对不同类型平台的效果,然后结合各自减振原理及平台结构特点对每种策略的优缺点及适用性进行了分析,并最终确定了各控制策略的适用范围。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：P751;P731.15
【部分图文】：

超过胜利油田，建设成为继大庆油田之后的第二大油田【’一2]。 Fig.1.1DistributionofBohai011fieldsFig.图1.2渤海海冰警报 2SeaieewamingintheBohaisea但是，渤海是我国纬度最高的海区，处于北半球结冰海域的边缘，加上渤海系半封闭内海、入海河流多，形成了既有海水冰又有淡水冰的环境条件。每年的1、2月份渤海沿岸固定冰分布范围达10km，某些浅滩区甚至达到20km左右，河口冰的最大堆积高度可达3一sm，如果在重冰年，冰情将会严重得多，甚至形成冰灾。渤海历史上有记载的曾发生过三次大的冰封:第一次1935一1936年，第二次是在间隔11年之后1946一1947年，第三次是在间隔21年之后的1968一1969年

言抗冰平台冰激振动抑制研究背景渤海冰情介绍海是我国重要的海上油气开采基地，探明石油资源量7.67、10，’kg，天然.oxlo”m3，己建成的固定油气生产平台占全国同类平台总数的90%以上，开发潜力巨大。从1958年开始对渤海油气资源进行勘探开发至今，海上成并投产的油气田有:堤北油田、渤中油田群、渤西油田群、渤南油田群析油气田、锦州9一3油田、绥中36一1油田、秦皇岛32一6油田、蓬莱19一岛油田、辽河葵花岛油田、大港滩海油田、南堡油田等数十·座油气田，年10，”kg以上，油气当量近3.0、l护m，。在二十一世纪的第二个十年里渤海油利油田，建设成为继大庆油田之后的第二大油田【’一2]。

最大40cm;渤海湾最大浮冰范围20一一30km，一般冰厚1于0cm;莱州湾最大浮冰范围3任一40km，一般冰厚5一15em，最大30cm。环渤海湾各港口均受到不同程度冰封，临海区域经济遭受重创14一5]。海冰对导管架平台的危害了对港口作业，交通运输的影响之外，随洋流和潮汐向海面不断扩散的大、航标、油气开采平台等海上结构物的威胁同样巨大，历史上国内外都发在海冰作用下倒塌或破坏的事故，如1963年美国库克湾两座简易平台被纪70年代芬兰波斯尼亚湾多座灯塔被流冰推倒;1969年渤海冬季冰封期间平台在海冰的巨大推力下倒塌卜9]等。从这些事故中，人们己经逐渐认识性，并己将冰荷载列为寒区海洋结构设计时需要重点考虑的载荷形式。管架式海洋平台是我国渤海油田主要在役平台类型〔’0]，但由于海冰的存在生产在冬季服役期受到严重威胁，由于渤海高纬度和低深度的特点，冰荷越风、浪荷载成为渤海结构设计的控制荷载。图1.3和图1.4为渤海平台
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本文编号：2854482