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近海桶基平台结构静动力行为研究
| 论文题名： | 近海桶基平台结构静动力行为研究 |
| 关键词： | 近海桶基平台结构;有限元ANSYS软件;静动力行为 |
| 摘要： | 海洋平台依据结构基础的创新模式，将导管架平台结构桩基发展到负压桶基形式，创造了新型采油平台——桶形基础平台。这种平台结构，以经济性高、安装移动方便、可重复利用等独特的优势，在近海油田开发中具有广阔的应用前景。由于新型桶基平台在工程领域建设时间短，桶基受力复杂，相关的施工技术和设计成果相对较少，仍然存在很多问题。 本文以某油田一新型桶基平台为研究对象，利用有限元ANSYS软件，考虑桶基—土相互作用，研究多种情况下桶基平台结构的静力和动力行为特点，给出设计建议。研究的主要内容和取得的分析成果如下: (1)采用p-y曲线法模拟桶基与土的相互作用，考虑固定荷载、活荷载、极端风荷载、极端冰及极端波流条件，对桶基平台结构进行了8种工况的非线性静力计算，分析大型桶基对平台整体结构的受力影响因素，并与m法计算结果对比。研究显示，m法在桶基与土的模拟过程中趋于保守，p-y曲线法能够真实地模拟桩变位与土反力的相互作用关系，更加适合桶基与土体的静力非线性特点。 (2)利用ANSYS有限元软件进行波流荷载瞬态动力分析，确定平台结构在波流载荷下位移和应力变化特点，研究地基土类别和甲板荷载对结构的影响规律。结果显示，在波流瞬态作用下，桶基平台结构随着土体水平抗力的增大，立柱位移减小，应力不变;甲板重量增加，结构固有频率减小，竖向位移增大，立柱顶部位移减小。结果表明，大直径桶基结构在近海地质条件下适应性强，对波浪力有很好的抵抗作用。 (3)应用谱分析方法计算桶基平台结构的地震动力响应，分析对结构产生较大影响的振型和频率，研究立柱尺度、地基土类别、场地类型和甲板荷载对桶基平台结构的位移和应力影响，获得地震作用对结构响应的影响规律。结果表明，第1阶、第4阶、第6阶和第9阶振型对平台结构的影响较大。平台结构位移和应力随立柱高度和甲板荷载的增加而增大，直至结构失稳;平台结构在各类地基土作用下的动力响应变化幅度为10.1％，表现出很强的适应性。场地类型对平台结构在地震作用下的动力响应表现出明显的规律性:在深硬冲积物中，结构的应力和位移值最大，在浅硬冲积物中次之，在岩石中最小;在深硬冲积物中，桶基基底发生滑动的临界频率最小，在浅硬冲积物中次之，在岩石中最大。 |
| 作者： | 张杰峰 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 姜萌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 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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