海上多功能工作平台结构设计关键技术研究
发布时间：2023-04-23 00:23
海上多功能工作平台结构设计关键技术的研究是非常复杂和具有实际意义的课题,其有益于提高我国海洋工程结构的设计能力和研发水平。本文以琼州海峡跨海大桥工程为背景,针对跨海大桥施工特点,并通过对自升式海洋平台设计理论和方法的研究,完成了海上多功能工作平台的方案设计。采用理论研究、模型试验、数值仿真等多种方法手段,全面深入地研究了平台结构设计直接计算方法、平台极限承载能力分析方法、桩腿结构空间KK管节点疲劳性能以及桩腿结构选型优化设计等海上多功能工作平台结构设计中涉及到的关键技术问题。本文研究的主要内容包括： (1)根据国内外已有自升式海洋平台的结构型式和特点,在广泛阅读国内外文献,深入分析已有研究成果的基础上,对平台结构设计所涉及的关键技术进行了消化、吸收和总结。根据琼州海峡跨海大桥工程的基本建设条件和施工特点,提出了海上多功能工作平台的总体设计方案。设计的海上多功能工作平台具备在复杂恶劣的海洋环境中安全高效地完成跨海大桥建设中的深水打桩及基槽整平等施工作业的能力,作业最大水深达到80米。模块化技术的引入使海上多功能工作平台的总体方案更加符合大型海洋工程装备发展趋势,使平台真正具备了“多功能性...
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外自升式海洋平台概况
1.3 自升式海洋平台结构型式及特点
1.3.1 桩腿结构型式
1.3.2 桩靴结构型式
1.3.3 升降机构型式
1.3.4 平台主船体型式及桩腿数量
1.4 自升式海洋平台关键技术研究概况
1.4.1 平台设计方法研究
1.4.2 环境载荷研究
1.4.3 平台结构计算分析方法研究
1.4.4 平台极限承载能力研究
1.4.5 关键结构或节点的疲劳性能研究
1.4.6 平台结构优化设计研究
1.5 本文的主要研究工作
第2章 海上多功能工作平台总体设计
2.1 概述
2.2 背景工程介绍
2.2.1 琼州海峡跨海大桥工程概况
2.2.2 琼州海峡跨海大桥基础型式及施工工艺
2.3 平台的海上作业优势及技术要求
2.3.1 传统水上施工平台
2.3.2 海上多功能工作平台优势分析
2.3.3 海上多功能工作平台技术要求
2.4 平台总体设计方案
2.4.1 总布置方案及结构选型
2.4.2 打桩功能模块设计构思
2.4.3 整平功能模块设计构思
2.4.4 其他设计构思
2.5 模块化技术在总体设计中的应用
2.6 本章小结
第3章 海上多功能工作平台结构强度直接计算研究
3.1 概述
3.2 有限元分析模型
3.2.1 有限元法基本思想及求解过程
3.2.2 单元类型
3.2.3 主船体结构模型
3.2.4 桩腿结构模型
3.2.5 桩靴结构模型
3.3 平台结构强度直接计算方法
3.3.1 计算工况分析
3.3.2 环境载荷计算
3.3.3 有限元模型中连接和边界约束的处理
3.3.4 结构强度校核标准
3.4 平台结构强度直接计算分析
3.4.1 自存工况计算
3.4.2 升降工况计算
3.4.3 正常工作工况计算
3.4.4 拖航工况计算
3.4.5 结果分析
3.5 本章小结
第4章 海上多功能工作平台极限承载能力研究
4.1 概述
4.2 结构极限承载能力分析基础
4.2.1 非线性有限元法
4.2.2 极限承载能力分析方法及步骤
4.2.3 静力弹塑性分析方法
4.3 环境载荷作用下平台极限承载能力分析
4.3.1 平台极限承载能力分析方法及步骤
4.3.2 平台有限元分析模型
4.3.3 平台极限承载能力分析
4.4 平台极限承载能力影响因素研究
4.4.1 碰撞损伤
4.4.2 杆件缺失
4.4.3 平台腐蚀
4.4.4 海生物附着
4.4.5 桩基沉降
4.4.6 平台强度储备系数
4.5 本章小结
第5章 空间KK型管节点疲劳性能研究
5.1 概述
5.2 空间KK型管节点疲劳性能试验研究
5.2.1 试验研究简介
5.2.2 试验设计
5.2.3 静力试验结果及分析
5.2.4 疲劳试验结果及分析
5.3 空间KK型管节点疲劳性能仿真研究
5.3.1 仿真研究目的
5.3.2 管节点仿真模型
5.3.3 空间KK型管节点疲劳性能分析
5.4 本章小结
第6章 海上多功能工作平台桩腿结构选型优化研究
6.1 概述
6.2 结构优化设计基本理论及方法
6.2.1 结构优化设计的基本概念
6.2.2 结构优化的关键技术
6.2.3 基于有限元法的结构优化设计
6.3 平台桩腿结构选型优化模型
6.3.1 选型优化数学模型
6.3.2 设计变量的选取
6.3.3 目标函数的建立
6.3.4 约束条件的确定
6.4 基于ANSYS的桩腿结构优化设计研究
6.4.1 参数化有限元模型的建立
6.4.2 优化变量的选取
6.4.3 约束条件的处理
6.4.4 桩腿结构选型优化
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的主要学术论文和科研成果
攻读博士学位期间发表参与的主要科研项目
本文编号：3798702
【文章页数】：174 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外自升式海洋平台概况
1.3 自升式海洋平台结构型式及特点
1.3.1 桩腿结构型式
1.3.2 桩靴结构型式
1.3.3 升降机构型式
1.3.4 平台主船体型式及桩腿数量
1.4 自升式海洋平台关键技术研究概况
1.4.1 平台设计方法研究
1.4.2 环境载荷研究
1.4.3 平台结构计算分析方法研究
1.4.4 平台极限承载能力研究
1.4.5 关键结构或节点的疲劳性能研究
1.4.6 平台结构优化设计研究
1.5 本文的主要研究工作
第2章 海上多功能工作平台总体设计
2.1 概述
2.2 背景工程介绍
2.2.1 琼州海峡跨海大桥工程概况
2.2.2 琼州海峡跨海大桥基础型式及施工工艺
2.3 平台的海上作业优势及技术要求
2.3.1 传统水上施工平台
2.3.2 海上多功能工作平台优势分析
2.3.3 海上多功能工作平台技术要求
2.4 平台总体设计方案
2.4.1 总布置方案及结构选型
2.4.2 打桩功能模块设计构思
2.4.3 整平功能模块设计构思
2.4.4 其他设计构思
2.5 模块化技术在总体设计中的应用
2.6 本章小结
第3章 海上多功能工作平台结构强度直接计算研究
3.1 概述
3.2 有限元分析模型
3.2.1 有限元法基本思想及求解过程
3.2.2 单元类型
3.2.3 主船体结构模型
3.2.4 桩腿结构模型
3.2.5 桩靴结构模型
3.3 平台结构强度直接计算方法
3.3.1 计算工况分析
3.3.2 环境载荷计算
3.3.3 有限元模型中连接和边界约束的处理
3.3.4 结构强度校核标准
3.4 平台结构强度直接计算分析
3.4.1 自存工况计算
3.4.2 升降工况计算
3.4.3 正常工作工况计算
3.4.4 拖航工况计算
3.4.5 结果分析
3.5 本章小结
第4章 海上多功能工作平台极限承载能力研究
4.1 概述
4.2 结构极限承载能力分析基础
4.2.1 非线性有限元法
4.2.2 极限承载能力分析方法及步骤
4.2.3 静力弹塑性分析方法
4.3 环境载荷作用下平台极限承载能力分析
4.3.1 平台极限承载能力分析方法及步骤
4.3.2 平台有限元分析模型
4.3.3 平台极限承载能力分析
4.4 平台极限承载能力影响因素研究
4.4.1 碰撞损伤
4.4.2 杆件缺失
4.4.3 平台腐蚀
4.4.4 海生物附着
4.4.5 桩基沉降
4.4.6 平台强度储备系数
4.5 本章小结
第5章 空间KK型管节点疲劳性能研究
5.1 概述
5.2 空间KK型管节点疲劳性能试验研究
5.2.1 试验研究简介
5.2.2 试验设计
5.2.3 静力试验结果及分析
5.2.4 疲劳试验结果及分析
5.3 空间KK型管节点疲劳性能仿真研究
5.3.1 仿真研究目的
5.3.2 管节点仿真模型
5.3.3 空间KK型管节点疲劳性能分析
5.4 本章小结
第6章 海上多功能工作平台桩腿结构选型优化研究
6.1 概述
6.2 结构优化设计基本理论及方法
6.2.1 结构优化设计的基本概念
6.2.2 结构优化的关键技术
6.2.3 基于有限元法的结构优化设计
6.3 平台桩腿结构选型优化模型
6.3.1 选型优化数学模型
6.3.2 设计变量的选取
6.3.3 目标函数的建立
6.3.4 约束条件的确定
6.4 基于ANSYS的桩腿结构优化设计研究
6.4.1 参数化有限元模型的建立
6.4.2 优化变量的选取
6.4.3 约束条件的处理
6.4.4 桩腿结构选型优化
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 创新点
7.3 研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的主要学术论文和科研成果
攻读博士学位期间发表参与的主要科研项目
本文编号：3798702
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/haiyang/3798702.html
