海岸与近海结构工程中,包括海洋钻井平台、港口码头等重要工程设施等,耐久性能是本领域研究的热点问题。研究严酷环境条件下对结构的作用及影响,与研究有效的工程防护措施具有同样重要的意义。随着国民经济的高速发展,蓝色经济已经作为国家发展的重要战略。我们已经开始了对海洋资源的开发及利用。海洋平台是开发海洋资源过程中必不可少的建筑设施,钢管混凝土柱是海洋平台的主要结构形式。由于人类对海洋资源需求量的增加,需要的海洋平台的数量越来越多,对钢管混凝土柱的需求也越来越多。海洋平台需要长期工作于恶劣的海洋环境中,钢管混凝土柱需要承受海浪冲刷、漂浮物冲击、海水腐蚀、水位变动、冻融循环等因素的影响,极易发生腐蚀疲劳破坏,使得海洋平台的结构存在安全隐患。课题研究基于发明专利《一种内置镂空钢管钢纤维混凝土保护层的构造方法》,该发明专利提出了恶劣环境下结构保护层的一种构造方法,该方法应用了钢管混凝土、钢纤维混凝土等优异的力学性能,充分发挥钢纤维材料增强增韧的作用,并与混凝土有良好的粘结效果,抗海水腐蚀,有效地阻止裂缝的产生与发展,提高了海洋平台结构柱抗疲劳和抗腐蚀的能力。由于用钢纤维制作混凝土材料价格昂贵,所以提出局部应用钢纤维混凝土作为结构柱的保护层,不仅可以减少成本,还可以达到较高要求的使用标准。加入内置镂空钢管后,钢纤维具有很好的桥连作用,把钢纤维混凝土同嵌入的镂空钢管组合成整体,提高了结构的刚度和抗腐蚀能力。为了研究这种保护层构造的科学合理性,论文工作在其力学性能方面,采用有限元方法进行了模拟,对内置镂空钢管钢纤维混凝土保护层进行了力学分析和对比研究,以保护层厚度、混凝土强度等级作为影响因素进行了分析。根据结构构件的主要工况,采用了简化的力学模型,运用ANSYS对柱模型施加静载,研究其力学量与静加载水平之间的关系;同时,运用ANSYS对柱模型进行动力学模拟,研究其在海冰载荷作用下结构的动力响应及在波浪载荷下的动力学性能。通过分析结果表明:不管是在静力分析还是动力学分析下,内置镂空钢管保护层构造方法都可以有效地改善柱构件的变形性能,提高了柱构件耐受变形的能力,增强了海洋平台的安全性,确保了柱构件的耐久性,而且随着构造层厚度的适当增加及混凝土强度的提高,其作用效果愈加明显。