论文部分内容阅读
海洋平台分为固定式平台和移动式平台两种,其中导管架平台是固定式平台的典型代表,也是目前近海应用最多的海洋平台形式。导管架平台除了承受自身重力和甲板设备重力以外,还受到复杂的环境载荷的影响,如风、浪、流、冰和地震等载荷。其中,风、浪、流和冰载荷作用下的导管架平台结构的反应分析研究的人比较多,地震载荷则研究得相对较少,规范在地震载荷这块也少有涉及。地震是一种剧烈的能量释放过程,强震导致的建筑物毁坏容易造成严重的经济损失和人员伤亡,而中国近海三大石油蕴藏区(渤海、南黄海和南海)都是地震活动区,这意味着导管架平台在服役期间可能会遭受地震作用。为了保证平台的安全,避免因地震造成的人员伤亡和经济损失,对导管架平台进行抗震倒塌安全储备研究是十分必要的。本文基于美国应用技术委员会ATC (Applied Technology Council)提出的倒塌安全储备系数(Collapse Margin Ratio, CMR)和健康与安全执行委员会HSE(Health and Safety Executive)推荐使用的储备强度比(Reserve Strength Ratio, RSR)这两个安全储备评价指标对导管架平台结构的整体安全储备能力进行了研究,具体内容有：简单介绍了反应谱理论,对国际标准化组织(ISO)、美国石油协会(API)和中国船级社(CCS)这三家关于固定式平台抗震分析的规范进行了学习,对比了相关规范中设计反应谱的规定,挑选出了适合中国渤海海域的设计反应谱,并按照规范步骤得到了该设计反应谱。介绍了静力弹塑性分析方法的流程,重点介绍了侧向力分布模式的影响和能力谱法,详细地给出了能力谱法每个步骤的流程及一些理论背景,为下文的静力弹塑性分析方法求CMR提供了先备知识。对ATC-63报告《Quantification of Building Seismic Performance Factors》中基于增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis, IDA)得到CMR的过程进行了介绍,并应用该方法对渤海某一导管架平台做地震倒塌分析。通过有限元分析程序OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation)对该平台进行有限元建模和分析。根据地震波选择原则选出20条合适的地震波对平台做IDA,并在此基础上得到平台的CMR。用较简单的静力弹塑性分析方法代替繁复的IDA得到了CMR,并通过对比两者的结果验证了此方法的合理性。根据Pushover分析结果得到导管架平台的RSR。通过列举Pushover分析得到CMR和RSR过程中的每个影响因素,对比分析了这两个安全储备评价指标的优劣。提出了改进的CMR指标分析方法,给出了该方法的基本思想和分析步骤,论证了该方法的合理性,并总结了该方法的优缺点。用该方法对一组不同顶端质量的导管架平台进行了分析,得出了CMR、RSR和延性系数μ的变化趋势,据此分析了这三个安全储备评价指标的优劣。根据CMR与RSR的关系,提出一种确定CMR限值的想法。