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废弃桩基平台导管架拆除过程中的稳定性分析
| 论文题名： | 废弃桩基平台导管架拆除过程中的稳定性分析 |
| 关键词： | 稳定性;导管架;废弃桩基平台;拆除过程;稳定性分析;海洋平台 |
| 摘要： | 海洋废弃桩基平台拆除已列入国内相关法规以及国际公约，目前我国有近100多座海洋平台设施陆续进入弃置阶段，拆除工作势在必行，其中导管架的拆除是平台拆除中的关键，切割是制约这关键的主要因素。 作为主要支撑海洋平台上部结构的导管架，大都是由圆柱型钢管按照一定的结构图式，用焊接的方法组成整体结构，因此目前对导管架稳定性计算主要依据圆柱管件稳定性理论，并没有考虑导管架的损伤，但在导管架拆除切割过程中，切口的扩展对导管架的稳定性势必带来很大的影响，现有的开孔柱壳稳定性主要在Donnell的假设前提下，提出的开孔柱壳稳定性分析的数学模型和变分原理并不适用现场应用。本研究在现有圆柱壳轴压作用下的失稳屈曲理论基础上，结合数值分析和试验验证，推导适用于工程中导管架拆除过程中的稳定性函数，具体内容如下: (1)在现有导管架稳定性研究理论基础上，分析导管架在拆除过程中的工况，建立合理的物理模型，分析了导管架切割过程中稳定性的主要影响因素，运用正交实验方法确定了分析方案。利用有限元法分析各因素对导管架切割过程中稳定性的敏感程度。 (2)对无开孔薄壁圆柱壳轴压作用下的小挠度线性理论和大挠度屈曲理论，以及有开孔的薄壁圆柱壳的稳定性理论进行分析，确定适用于导管架切割过程中屈曲临界载荷计算的数学模型。利用差分进化法对数学模型进行拟合，并根据实际应用情况对其进行合理的修正。 (3)在理论计算分析的基础上，设计并实施了导管架稳定性试验，以无缝钢管为研究对象，利用压力试验机，应变测试仪，电阻应变片等仪器设备，对不同切口下圆柱壳的稳定性进行了试验。对试验中圆柱壳出现的屈曲形态和应变趋向做了分析，并将试验结果与理论值进行了比较，对导管架稳定性函数进行了修正。 (4)针对南海某桩基废弃平台分别利用有限元方法和本研究推导出来的稳定性函数进行计算，将二者计算结果进行比较，验证了导管架稳定性函数计算方法在实际应用中的准确性。 本研究结合国内外导管架拆除发展状况及切割方法，确定导管架切割过程中的载荷类型及边界条件，推导出适用于导管架切割过程中临界载荷的计算方法。采用相似理论，通过试验完善和修正导管架切割过程中的稳定性计算方法，确保计算结果的准确性和实用性，为废弃桩基平台导管架切割过程中安全性防范提供依据。 |
| 作者： | 李美求 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 黄一;段梦兰 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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