一、海上桶形基础采油平台结构分析（论文文献综述）
翟雪丽[1]（2019）在《组合荷载作用下桶形基础拉拔承载特性研究》文中指出桶形基础作为重力式平台、固定式平台和浮动式平台等海底设施的基础,被广泛应用于滩海、深水海洋平台基础等海洋油气资源开发建设中。其应用弥补了传统的海洋结构基础的自重大、造价高等缺点,比较适用于软土地基和复杂的海洋环境。桶形基础在海洋中受到竖向荷载（V）、风浪荷载（H、M）等复杂荷载作用,这给桶形基础的回收以及正常工作的稳定性带来了一定难度,成为广大学者研究的热点。目前工程中所用的桶形基础长径比一般在10以内,本文通过ABAQUS数值软件的数值模拟,考虑桶形基础长径比的不同以及地基土不排水强度随着深度变化两个因素,研究了桶形基础在复杂荷载作用下的拉拔承载特性。主要研究内容如下:（1）通过有限元软件对受竖向荷载、水平荷载和弯矩作用下的桶形基础进行数值模拟。研究了桶形基础长径比和随深度变化的土体不排水强度对桶形基础单向极限承载力的影响,系统分析了桶形基础不同荷载条件下的破坏模式,得到了桶形基础在纯竖向上拔荷载V、水平荷载H、弯矩荷载M作用下的极限承载力,依据有限元计算结果给出极限承载力计算公式。（2）通过对比固定位移比法与swipe方法的计算原理,采用更精确的固定位移比法。通过分析不同位移比加载下桶形基础的有限元模拟结果,研究了桶形基础长径比和随深度变化的土体不排水强度对组合荷载V-H、V-M下桶形基础极限承载力的影响,分析桶形基础在组合荷载作用下的破坏模式,研究组合荷载作用时荷载的相互影响关系,得到了破坏包络线。（3）通过数据拟合得到桶形基础在组合荷载作用下的承载力破坏包络线计算公式,通过实际算例说明计算公式在实际工程中的应用。
张杰峰[2]（2014）在《近海桶基平台结构静动力行为研究》文中研究说明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。
刘梅梅[3]（2014）在《海上风机复合筒型基础承载力及优化设计研究》文中提出上世纪90年代初，筒型基础最早应用到油田开发的需求中，随后广泛应用于港口近海岸工程中。筒型基础作为海上风机基础弥补了传统桩基和重力式基础的不足，但由于基础造价、海上地质条件及水文条件的复杂性，对此基础形式研究还不够成熟。本文针对复合筒型基础承载力及破坏模式，大直径薄壁钢筒屈曲以及结构优化选型等方面进行了深入研究。本文主要研究内容及创新成果如下：（1）本文采用有限元、试验及理论方法，针对竖向、水平及弯矩作用下筒型基础的承载力及失效模式，展开深入研究，提出了竖向承载力位移控制方法和水平（包括弯矩）承载力安全系数控制方法。经试验、数值计算及理论方法比较发现，当竖向位移达到0.06D（筒型基础直径）时，基础达到竖向极限承载力；水平（包括弯矩）作用下通过控制抗倾、抗滑安全系数得到其极限承载力。与以往研究不同的是：筒型基础承载形式为筒顶承载，水平承载力计算方法考虑了筒内土与筒分离，当有竖向力作用时，筒内土与筒顶盖脱空区在25%范围内，单独水平和弯矩作用下，脱空区域超过一半范围。基础在水平（包括弯矩）作用下的破坏模式表明，筒型基础倾覆失稳时的转动中心随基础长径比变化呈现以下变化规律，当长径比L/D≤0.5时，筒型基础破坏旋转中位于泥面以下大概0.5L，L/D>0.5时，旋转中心位于泥面以下大概0.7L，且倾角位移比窄深式基础的角度大，在3°左右变化。通过对土压力分布研究发现，传统的m法及p-y曲线法不适用于宽浅式筒型基础土压力计算，采用朗肯土压力方法更合理。最后针对原型筒型基础进行一系列的研究，发现模型研究中得到的结论同样适用于原型基础，研究结果具有实际应用价值。（2）风机筒型基础属于高径比小于1.0，且径厚比很大的薄壁钢筒，在施工下沉阶段会受到很大的轴向力及负压作用，筒壁设计不合理很容易导致筒壁屈曲。筒型基础所受负压与以往薄壁钢筒不同的是：筒型基础除筒壁受到径向压力外，顶盖受到的负压也对薄壁钢筒屈曲产生很大影响。本文通过数值方法对筒型基础进行屈曲研究，结果表明，屈曲临界应力传统计算方法假设条件与实际有较大差距，造成计算结果偏大，最终得到适用于大直径薄壁钢筒轴压作用下的屈曲计算公式，屈曲临界应力计算系数约为0.061，与《钢制压力容器》（GB150-1998）规范中的系数相近。分舱板对轴压作用下的屈曲承载力影响较大，可提高50%左右，对负压作用下的屈曲承载力分两种情况讨论，第一，不考虑顶盖负压，此时分舱板对薄壁钢筒屈曲承载力影响较小，只提高10%左右，最大负压不到0.2个大气压；第二，考虑顶盖负压，此时分舱板对高径比H/D≤0.3的薄壁钢筒屈曲承载力提高10倍左右，实际施工下沉中可承受2个大气压作用。轴压和负压共同作用下，比较薄壁钢筒屈曲应力有限元结果与以往规范方法计算结果发现，采用EC3规范中大内压作用下屈曲临界应力计算公式更接近于实际情况，存在差异性的主要原因是：规范中未考虑高径比的影响。（3）海上风机基础结构优化设计中的难点为：结构受力体系不明确，原型基础结构内力计算复杂，新型复合筒型基础中预应力和斜支撑的引入，增加了优化变量，提高了优化设计的难度。本文采用拓扑优化方法，得到筒型基础最优传力路径，提出一种带斜支撑的预应力钢混复合筒型基础形式，并利用结构力学方法及等效方法，得到基础的简化计算模型。通过数学优化方法与有限元方法相结合，优化设计了6MW风机基础，并分析了斜支撑布置对波浪的影响。研究得到的重要结论是：保证结构安全的前提下，筒基直径越小，钢筋混凝土受力状态越好，整个结构的刚度越大，从而大大减小了过渡段顶部的倾斜率；此带斜支撑的筒型基础不仅传力条件好，而且斜支撑对波浪力几乎没有影响，大大节省了建造成本。
冯义然[4]（2011）在《桶形基础平台在海洋环境载荷作用下的稳定性分析》文中研究说明近年来频发的能源危机使人们把越来越多的关注投向海洋资源,尤其是海洋油气资源。而目前,我国的大型油田均已过产量峰值,这就要求要有新的油田来缓解这一矛盾。位于渤海湾的胜利油田尚有大量的浅海油田可供开发,然而这些油田很大一部分属于“边际油田”,而且位于沿海滩涂区域。这就要求开发者不仅要设计出满足软土地基的采油平台型式,而且该平台要满足“边际油田”开发所需要的经济性。因此,传统的导管架平台很难满足这些小型油田的要求了,必须设计新型的低成本、可重复利用的平台型式。本课题所采用的是使用桶形基础作为入泥裙板的新型重力式平台作为采油平台,针对油田产量进行平台的尺寸设计并对其构件比例进行了合理性判定。由于投产之后,平台首先要承受日常工作载荷——作用于沉箱底部的随时间均匀变化的循环储油载荷,故而首先进行桶土稳定性的判定。此外,渤海湾位于地震活跃带上,平台要承受随机地震的影响;平台安装位置的高纬度平台会受到大质量冰块或者浮冰群的撞击作用,渤海湾波浪较高,这些都可能引发平台与环境载荷的“共振作用”。因此,鉴于海洋平台在经济上和社会上的重要性,必须对其静动力稳定性进行判定。本文主要做了以下几方面的工作:（1）分别针对桶形基础和重力式平台的研究背景和国内外研究现状进行了总结和概括,提出了亟待解决的问题。（2）对适用于渤海湾“边际油田”的新型平台—应用桶形基础的重力式平台进行了尺寸设计和材料选择,保证控制成本,实现“边际油田”开发的经济性。（3）针对所设计的平台,制作了比尺为1/25的模型并使用该模型进行缩尺试验。首先,配置以黄河三角洲原状海底土作为平台的安装基础。其次,根据渗流原理布设总应力传感器和孔隙水压力传感器以分别监测模型试验中的土中应力,并通过编程实现了模型数据与原型试验数据之间的转换。再次,分别应用系列Drucker- Prager失效准则和Mohr- Coulomb强度准则,并辅以数值模拟试验（考虑“边界条件”和不考虑“边界条件”）以判定在日常循环储油载荷作用下地基土的应力状态和失效性判定。最后,根据以上结论确定出沉箱经济合理的储油量为1000吨。（4）此外,应用有限元方法对所设计的平台在可能遭受的海洋环境载荷作用下的结构稳定性进行了分析。首先,使用两组调幅的强震记录和一组人工地震波进行了平台的地震时程分析。从中可以看出,与水平方向相比,竖直方向上的响应量很小。通过绘制平台沿竖向各节点的位移时程曲线和最大位移包络图可以得出如下规律:平台在强震作用下的变形以第一、二阶振型为主,而且在12m高度以下,立柱节点高度越高,位移响应值越小,12m左右时达到最小,之后随高度增大,位移响应值增大,但是结构始终没有失稳。其次,使用大质量冰块简化模型和浮冰群的冰激振动模型对平台冬季可能承受的海面冰载荷进行了模拟,认为平台在浮冰群连续撞击造成的周期性激振载荷作用下的动力系数较大,其响应要远大于简化模型。最后,对平台在波浪载荷作用下的动力响应进行了模拟,认为平台在指定波浪谱的作用下可能发生“共振”,这在工程中要加以避免。
潘天娓[5]（2011）在《浅海重力式平台结构静动力分析》文中认为重力式平台是一种靠自重来保持平台稳定的钢筋混凝土结构,一般适用于比较浅的海域。浅海重力式平台的整个结构大致由三部分组成:底部沉箱、支撑立柱和平台甲板。底部的沉箱部分一般直接和海底接触,可用于储存石油;沉箱上采用钢筋混凝土立柱或钢质立柱来支撑上部甲板。这类平台虽然在海洋石油开发中出现较晚,但由于其具有省钢材、甲板面积大、对海洋环境适应性强、主要构件可以在陆地预制,而且施工技术不太复杂、在海上施工的时间短及防火、防腐性能好,维修费低等优点,不但可用作钻井、采油、集输、储油、系泊和装油平台,而且还可综合多种用途,作为海洋石油开发的多用平台。根据我国海域和石油勘探的实际情况,我国海域大部分的中小油田都属于边际油田。鉴于重力式平台的种种优点和国际上的经验,再考虑到我国海洋环境的特殊性和复杂性,以及大量小块油田和边际油田等待开发的实际情况,浅海重力式平台必将在我国油田的开发中发挥重大作用。本文主要针对我国近海海域情况,提出适用于我国浅海的重力式平台模型,并对所建的浅海重力式平台结构进行分析计算。首先是对重力式平台整体结构进行静动力分析,其次针对其带裂纹立柱的扭转断裂破坏进行了分析和计算,最后对重力式平台在交变载荷作用下的地基稳定性进行了实验研究和数模计算。本文的具体工作如下:1.浅海重力式平台整体结构的静动力分析:对浅海重力式平台进行静力分析和动力分析,应用ANSYS对浅海重力式平台进行建模,借助有限元数值处理,通过划分网格、求解和后处理来获取平台的静力学和动力学性能信息。静力分析方面主要是对各种环境载荷组合下的平台进行位移和应力分析。动力分析方面首先对重力式平台做模态分析确定其固有模态和振型,然后对冰载荷作用下的重力式平台进行瞬态反应分析,对波浪载荷作用下的重力式平台进行随机响应分析。计算结果表明所建议的重力式平台在各种静、动荷载作用下,满足强度和稳定性要求,具有较好的安全储备。2.带裂纹重力式平台立柱的扭转断裂分析:考虑复杂的海洋环境载荷和所建重力式平台固有模态,发现扭转作用是不可忽视的。考虑重力式平台立柱结构的复杂性,可将其简化为复合柱体,考虑其内部含有的裂纹。通过建立适用于复合柱体Saint-Venant扭转的边界积分方程对重力式平台立柱的扭转断裂进行研究。将问题划归为各个边界上的积分方程的求解,应用边界元方法进行分析,并编制fortran程序进行计算。新边界积分方程建立后,对含有直线裂纹和曲线裂纹的复合柱体的扭转断裂破坏进行了分析,所得结果与文献资料吻合,证明了本方法的正确性和有效性。同时对平台在不同风载荷作用下,含裂纹立柱的扭转断裂进行了计算。3.交变载荷作用下的地基稳定性分析:对重力式平台进行物理模型实验研究,按照1:25的比例制作平台的工作模型,模拟实际海洋环境,研究储油量的交替变化对地基稳定性的影响。运用ANSYS软件对重力式平台地基部分建模,所得结果与实验数据进行比较和分析,以研究浅海重力式平台地基的稳定性。实验结果与数值模拟都表明,所建议重力式平台的地基是稳定的。
孟珣[6]（2010）在《基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究》文中提出风能作为一种绿色无污染的清洁能源,具有大规模开发和商业化发展前景。海上风力发电技术是一项综合性的高技术,涉及空气动力学、结构动力学、材料科学、海洋环境科学、机械工程、电气工程、控制技术、安装技术等多个学科和多种领域。从小功率风机到大功率风机,从浅水到深水,是经济获能的关键。适应海上风机发展趋势的支撑结构的构建是海上风能开发的主要技术之一,发展和研究的关键问题集中在降低成本和提高可靠性方面。本文针对桩承海上风电支撑结构的工程特点,在国内外有关研究成果的基础上对海上风电单立柱支撑结构、格构式（导管架）支撑结构的动力特性和优化技术等问题进行了较为深入的研究,具体研究内容和结论如下：●通过广义单自由度概念,构建海上风电单立柱支撑结构、格构式（导管架）支撑结构的数学模型,给出影响支撑结构特性的主要参数类别,并将其用于后继数值分析。采用有限单元法,通过敏感性分析给出各参数对结构性能影响的重要性程度,提出适合于海上风电场支撑结构方案选型的刚柔性设计依据。根据工程建造施工特点,将海上风电格构式支撑结构参数分为桩基参数、支撑平台参数、风机塔架参数、以及风机属性参数和海洋环境参数等几个层面。研究表明风机基本属性参数和风机塔架参数是影响支撑结构动力特性的主要因素,从而实现通过较少的主要参数确定支撑结构的尺寸和材料用量。●通过优化数值算例给出两种海上风电支撑结构随风机瓦数、轮毂高度、水深变化的适应程度,并用具体数据得出格构式支撑能经济地适应风机瓦数的增加和水深的变化,是海上风力发电大功率风机和深水发展的较好结构形式。●应用上述研究结论,进行海上采油平台改造成上风力发电支撑平台的结构可行性探讨。该研究结论可为新油田动力设施规划及废弃平台改造提供参考。●基于ANSYS11.0 APDL语言,开发了海上风力发电单立柱支撑和格构式支撑优化仿真应用平台。该平台通过良好的人机交互界面实现了海上风电支撑结构适应不同风机、不同海洋环境条件下,满足基本功能要求的结构选型和经济优化仿真分析。
孙曦源[7]（2009）在《水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究》文中提出伴随着海洋油气资源开发向边际油田的进军,桶形基础作为一种新型的海洋平台结构基础形式应运而生。其外形上多为底端开口、顶端封闭的倒扣大直径圆桶。安装时,首先依靠桶体自重使其部分地插入土中以形成密闭空间,然后抽出桶内的空气,利用内外压力差,将桶基逐步压入至海床内预定深度完成安装。施以其相反的过程,桶基便可从土中拔出,运送到其他海域进行循环再利用。这种新型的基础形式弥补了传统的导管架平台、重力式平台等固定式浅海结构自重大、工程造价随水深大幅增加等不足,较适用于软土地基及恶劣的海洋环境,被挪威专家誉为“导管架平台基础工程技术新时代的曙光”。近年来,我国针对渤海、东海、南海等近海海域油气资源开发的力度不断加大,桶形基础由于自身所独有的特点必将在软黏土地区海洋平台的建设中起到不可替代的重要作用。桶形基础在服役过程中,不仅受到上部平台结构自重及其设备所引起的竖向荷载的长期作用,还将承受风、波浪、潮流、冰等所引起的水平荷载、力矩荷载的共同作用。而根据已有的工程经验可知,其中水平荷载的承受能力对于桶型基础的稳定性而言则显得尤为重要。目前,针对水平荷载作用下桶形基础承载力特性的研究,尚缺乏被广泛认可的理论体系与计算方法,在我国进行实际的工程应用还需要做大量的准备工作。因此,有必要针对水平加载模式下桶形基础的变形机理及其承载力特性,开展系统而深入的理论分析与数值计算等方面的综合研究,发展并完善深厚软黏土地基上桶形基础的有关设计理论体系与计算方法,为我国海洋平台桶形基础的设计与应用提供理论依据和技术支持。为此,本论文着重围绕水平荷载作用下软基上桶形基础的失稳破坏机制及承载力特性等方面进行了探索,主要研究工作包括以下诸方面:1.基于大型通用有限元分析软件ABAQUS,对单调水平加载条件下软土地基中单桶形基础进行了系统地三维有限元建模分析。本文采用较为先进的主从接触对算法来模拟桶体与土体界面之间复杂的力学行为,建立了考虑桶体外表面与土体之间产生裂缝的有限元计算模型,同时考虑了桶体内表面、桶体顶面及桶体底面与土体之间的接触特性,避免了传统有限元分析中较少考虑桶体外表面与土体之间产生裂缝现象或者较少考虑桶体内表面与土体之间的摩擦接触特性的不足,从而较为全面且合理地反映了单桶形基础与土体之间的相互作用机制。根据有限元分析结果可知,处于软土地基中的单桶形基础在水平荷载作用下的失稳破坏机制为桶基绕泥面以下、基底以上某一点发生整体转动倾覆破坏,且在此过程中,桶前出现被动破坏楔体,桶后出现桶土脱离现象,这一切均明显有别于传统的重力式基础或桩基础。通过二次开发及变动参数比较研究,分别探讨了土体不排水抗剪强度Su、土体有效重度γ′、桶体长径比L/D、加载点距泥面高度h等因素对软土地基中单桶形基础水平承载能力的影响。并将有限元分析所得到的承载力结果及桶壁表面土压力分布规律与已有的一些模型实验进行了定量或定性的比较,从而验证了本论文所建议的有限元模型及有限元计算结果的合理性。同时也表明,根据本文有限元分析所得到的软基中单桶形基础的失稳破坏机制与模型试验是较为一致的。2.根据三维有限元分析所得到的水平荷载作用下软黏土地基中单桶形基础失稳破坏模式及作用于桶壁上的土压力分布规律,基于三维极限平衡原理,本文提出了一种适用于工程中估算软黏土地基中单桶形基础水平承载力的三维极限平衡方法。利用本文提出的极限平衡方法,可以很方便地求得软黏土地基中单桶形基础的水平承载力值,将之与已有的现场模型试验结果进行对比,两者结果吻合较好,从而验证了本文所建议的三维极限平衡方法的合理性与可行性,为指导工程实践提供了一定的理论依据。3.考虑到波浪等循环荷载的作用可能导致海床软黏土地基发生强度弱化与刚度退化的循环软化效应,基于Andersen等所提出的软黏土循环强度概念,建议了非线性弹塑性循环强度模型,并在大型通用有限元软件ABAQUS平台上进行二次开发,实现了软黏土地基中单桶形基础循环承载力的拟静力计算。通过计算表明:单桶形基础在循环荷载作用下的失稳破坏形态及地基中的等效塑性应变分布与单调荷载作用下的极限破坏状态是存在一定差异的。在循环失稳状态下,单桶形基础的转动中心明显偏离了桶体的中轴线,而向桶体受荷侧靠近,同时桶体底部的滑动面不再是以单桶形基础静载倾覆失稳时的转动中心为球心的球面,而可能是一种更为复杂的空间曲面。通过变动参数比较研究初步表明,单桶形基础的循环承载力与埋深、荷载作用点高度及荷载循环破坏次数等诸多因素密切相关,而当埋深及荷载循环破坏次数等因素一定时,在不同荷载作用点高度条件下所得到的循环承载力与对应的静载极限承载力相比降低程度基本上一致。4.针对目前对于桶形基础的探讨多集中于单桶形基础,而较少涉猎需考虑桶间效应的多桶形基础的研究现状,本论文以单桶形基础三维有限元建模分析经验为基础,对更具有工程背景的四桶形基础的水平承载能力进行了三维有限元变动参数比较分析。主要参数包括:桶间距离B（小桶间距、小桶间距）、桶间连接刚度（无连接、弹性连接、刚性连接）。由分析可知,同等条件下,四桶形基础的水平承载能力随桶间距离B的增大表现出先增大后近似恒定的变化趋势:而当桶间距离B一定时,四桶形基础的水平承载能力则随桶间连接刚度的增大而增大,即无连接＜弹性连接＜刚性连接。5.根据三维有限元分析所得到的水平荷载作用下软黏土地基中四桶形基础的失稳破坏模式,基于塑性极限分析原理,分别提出了适用于计算刚性桶间连接条件下小桶间距与大桶间距四桶形基础水平承载力的三维极限分析上限解法。利用本文提出的三维极限分析上限解法,可以很顺利地求得软黏土地基中四桶形基础的水平承载力值,将之与三维有限元分析所得到的结果进行对比,两者一致性较好,从而验证了本文所建议的三维极限分析上限解法的合理性与可行性。
刘翔[8]（2008）在《面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究》文中认为考虑到我国渤海冬季结冰的环境条件和边际油田的油藏特性,渤海海洋平台多采用比较经济的钢质导管架固定式平台,并通过安装破冰锥体的措施来抗冰。多年的现场监测发现平台存在冰激振动现象,然而,现行平台设计规范没有明确冰激振动的处理方式,所以经济型抗冰振导管架平台的动力设计成为渤海海洋平台的关键问题。本文基于多年的冰激振动现场监测和冰荷载研究的成果,结合“十五”863项目“新型平台抗冰振的关键技术”（2001AA602015-1）,开展适用于渤海的面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究。将基于性能的设计思想和优化概念引入新型平台抗冰振设计研究中,重点研究抗冰导管架平台的动力优化设计,深入讨论了抗冰导管架平台的性能定义、抗冰振设计动冰力的确定、冰激振动的分析和抗冰振优化模型的建立等关键问题,为渤海边际油田的经济型抗冰导管架平台设计提供相关的理论、方法与技术支持。本文主要研究内容如下:1.在基于性能的设计框架下,明确抗冰导管架平台的性能定义,提出在设计优化中把极值静力性能要求和动力性能要求加以区分处理的解决方案,对抗冰导管架平台明确提出了面向动力性能的优化问题的两种列式。2.强烈的冰激振动会导致显着的管节点动应力,这会引发节点的冰激疲劳。为了解决复杂管节点疲劳分析时精度和效率之间的矛盾,在可兼顾整体和局部结构特征的有限元模型的基础上结合虚拟激励法的特点,提出了一个复杂节点冰激疲劳分析的高效谱分析方法。3.针对有一类关注减重并需要考虑冰激疲劳的平台,如无人井口平台,从不同的角度入手将冰激疲劳和优化结合,分别提出了考虑节点疲劳寿命和考虑节点疲劳可靠性的两种抗冰导管架平台结构优化问题。4.提出了短期动冰力的概念和冰激加速度的条件超越概率的计算方法,在此基础上同时考虑海冰环境的不确定性和结构特性的差异,提出了确定面向抗冰导管架平台动力分析的短期动冰力的两种方法:基于失效概率的方法和基于损失期望的方法。5.针对有一类对冰激振动加速度要求高且需限制材料用量的平台,如有人居住的生活动力平台,提出了目标函数为冰激甲板加速度均方根值的抗冰导管架平台结构优化问题,在优化中整合了所建议的确定短期动冰力的方法,旨在解决在优化中需要考虑海冰环境不确定性和结构特性变化的问题。6.建立了抗冰导管架平台的概念模型,推导抗冰导管架平台的概念参数和整体性能之间的关系,给出了一个参数优化问题的表述,分析了参数对性能的影响,讨论了刚性和柔性抗冰设计的特点,指出适合渤海的经济型抗冰导管架平台设计应采用柔性抗冰设计,而面向动力性能的抗冰导管架平台优化是实现它的重要手段之一。
邹星[9]（2008）在《张力腿平台整体式负压基础设计研究》文中指出张力腿平台是当今世界深海开发的主力军,其锚固基础分为桩基础和负压桶形基础两种形式。由于深海中地质条件普遍较差,而负压桶形基础又特别适用于深海软土地基,因此相比桩基础而言,负压桶形基础是一种更加适合张力腿平台的基础形式。但目前负压桶形基础用于张力腿平台时适用水深仅为330m～350m,远远不能满足深海开发的要求。本文针对这一问题,在深入研究负压桶形基础的基础上,提出一种新型的,适用于上千米水深的张力腿平台整体式负压基础设计方案。整体式负压基础采用抗压储水舱储水的方法,彻底改变传统的用泵抽吸形成负压的方式,而是利用深海高压将桶内海水压入储水舱中,并使同一时间进入舱内的水量超过自底部渗入的水量,造成桶内压力小于桶外压力,产生负压,进而将桶基压入预定深度。本文参照南海环境条件,针对深海高压特点,设计了多种整体式负压基础总体结构方案并从中筛选出一个比较合理的方案,在此基础上对结构进行了详细设计。按照设计方案,建立有限元模型,对基础结构进行静力分析,并按规范进行校核;在此基础上进行了整体式负压基础的性能计算,包括下沉阻力计算、抗拔力计算以及地基承载力计算。计算结果表明基础结构满足强度和稳定性要求,同时满足性能要求,且在粘土和砂土环境中均有良好的适用性。整体式负压基础改变传统的泵抽吸形成负压的方式,大大增加了负压基础用于张力腿平台时的适用水深,且四桶同时沉贯,既极大缩短海上施工时间,显着降低施工成本和操作风险,又可确保张力腿保持平行,相比以往的桩基础和吸力式基础,优势明显;并通过结构和性能计算,验证了其在深海高压环境下的可行性,是一种新型可用的张力腿平台基础形式,对我国深海资源的开发,尤其是南海油气田开发,有重要意义。
于书铭[10]（2008）在《张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔过程数值分析》文中研究指明张力腿平台目前广泛应用于深海石油开发,其平台基础主要分为负压桶形基础和桩基础。由于深海中地质条件普遍较差,相比桩基础而言,负压桶形基础是一种更加适合张力腿平台的基础形式。目前负压桶形基础用于张力腿平台时,其适用水深还不能满足深海开发的要求。为此,我们提出张力腿平台整体式负压基础方案,将四条张力腿下部的桶形基础连接在一起,即四个负压桶形基础成为一个整体基础,这样可以提高每单个桶基的抗拔性能、稳定性。同时由于将桶基一起协调沉贯到位,这样也相应地缩短了海上施工时间。然而在一些实际应用桶形基础过程中出现了负压沉贯失败和抗拔失效的问题,迫切要求我们对桶形基础沉贯和抗拔过程进行定量的分析研究。本文针对张力腿平台整体式负压基础研究中面临的问题,取典型的粘土和砂土土壤环境,采用PLAXIS有限元软件,对张力腿平台整体式负压基础沉贯过程以及抗拔特性进行了数值模拟分析。经过研究将张力腿平台整体式负压基础沉贯过程系统分为:自重沉贯、中期固结、负压沉贯。采用分步施工算法计算桶基自重沉贯深度;对自重沉贯后土体的中期固结进行定量分析,总结超孔隙水压消散规律;应用ANSYS有限元软件,采用临界水力坡降法计算最大许用负压;实际施工负压和沉贯中渗流引起的摩擦力折减,二者之间是一个相互迭代耦合的过程,采用PLAXIS有限元软件进行渗流场数值模拟,得出实际施工负压下桶壁内外摩擦力的折减系数以及总阻力,在小于许用负压前提下,确定实际施工负压;应用接触面单元的概念,模拟桶形基础与土的相互作用,考虑伴生渗流场的影响,对桶形基础的抗拔过程进行数值分析。本文经过研究探索出可行的数值计算方法,更好地应用于实际工程中。
二、海上桶形基础采油平台结构分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、海上桶形基础采油平台结构分析（论文提纲范文）
（1）组合荷载作用下桶形基础拉拔承载特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 理论分析方法研究现状 |
| 1.2.2 模型试验研究现状 |
| 1.2.3 数值分析方法研究现状 |
| 1.2.4 现存问题 |
| 1.3 本文的研究工作 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第2章 桶形基础有限元模型 |
| 2.1 有限元方法 |
| 2.1.1 有限元方法理论 |
| 2.1.2 ABAQUS软件简介 |
| 2.2 有限元模型参数 |
| 2.2.1 几何模型与网格划分 |
| 2.2.2 材料属性 |
| 2.2.3 加载方法 |
| 2.3 有限元模型验证 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 桶形基础在单向加载条件下的极限承载力 |
| 3.1 桶形基础的竖向上拔极限承载力 |
| 3.1.1 桶形基础竖向上拔承载力有限元计算结果 |
| 3.1.2 桶形基础竖向上拔荷载作用下破坏机理 |
| 3.1.3 桶形基础竖向上拔极限承载力计算方法 |
| 3.2 桶形基础的水平极限承载力 |
| 3.2.1 桶形基础水平承载力计算结果 |
| 3.2.2 桶形基础水平荷载作用下破坏机理 |
| 3.2.3 桶形基础水平极限承载力计算方法 |
| 3.3 桶形基础的弯矩极限承载力 |
| 3.3.1 桶形基础在弯矩荷载作用下承载力计算结果 |
| 3.3.2 桶形基础在弯矩荷载作用下破坏模式 |
| 3.3.3 桶形基础在弯矩荷载作用极限承载力计算方法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 组合荷载V-H、V-M作用下桶形基础极限承载力 |
| 4.1 V-H破坏包络线 |
| 4.1.1 V-H破坏包络线的有限元计算结果 |
| 4.1.2 V-H加载下的桶形基础破坏机理 |
| 4.1.3 V-H破坏包络线计算方法 |
| 4.2 V-M破坏包络线 |
| 4.2.1 V-M破坏包络线的有限元计算结果 |
| 4.2.2 V-M加载下桶形基础破坏机理 |
| 4.2.3 V-M破坏包络线计算方法 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 桶形基础计算算例 |
| 5.1 算例概况 |
| 5.1.1 桶形基础单向荷载作用下极限承载力计算 |
| 5.1.1.1 桶形基础在竖向上拔荷载作用下的极限承载力 |
| 5.1.1.2 桶形基础在水平荷载作用下的极限承载力 |
| 5.1.1.3 桶形基础在弯矩荷载作用下的极限承载力 |
| 5.1.2 桶形基础组合荷载作用下承载力计算 |
| 5.1.2.1 桶形基础在V-H荷载作用下的极限承载力破坏包络线 |
| 5.1.2.2 桶形基础在V-M荷载作用下的极限承载力破坏包络线 |
| 5.2 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介与发表论文 |
（2）近海桶基平台结构静动力行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 2 基本理论 |
| 2.1 有限元理论 |
| 2.2 ANSYS理论 |
| 2.3 ANSYS单元 |
| 2.3.1 BEAM1 88单元 |
| 2.3.2 SHELL181单元 |
| 2.3.3 PIPE59单元 |
| 2.3.4 COMBIN14单元 |
| 2.3.5 COMBIN39单元 |
| 2.3.6 MASS21单元 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 桶基平台的非线性静力分析 |
| 3.1 p-y曲线法理论 |
| 3.2 采用p-y曲线法的静力计算分析 |
| 3.2.1 工程概况 |
| 3.2.2 结构模型 |
| 3.2.3 土体模型 |
| 3.2.4 荷载条件 |
| 3.2.5 有限元模型 |
| 3.2.6 波流荷载模拟 |
| 3.2.7 计算结果分析 |
| 3.3 p-y曲线法与m法计算对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 波流瞬态动力分析 |
| 4.1 结构模态计算 |
| 4.2 波流瞬态动力计算 |
| 4.3 波流瞬态动力影响因素分析 |
| 4.3.1 地基土类别对平台结构影响分析 |
| 4.3.2 甲板荷载对结构影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 地震动力分析 |
| 5.1 地震作用理论 |
| 5.1.1 静力理论 |
| 5.1.2 反应谱理论 |
| 5.1.3 直接动力分析理论 |
| 5.2 ANSYS地震分析方法 |
| 5.2.1 谱分析技术 |
| 5.2.2 瞬态动力分析 |
| 5.3 API响应谱分析 |
| 5.3.1 API响应谱 |
| 5.3.2 模态计算 |
| 5.3.3 地震谱分析 |
| 5.4 影响地震动力因素分析 |
| 5.4.1 立柱尺度对结构自振频率影响分析 |
| 5.4.2 立柱高度对地震动力的影响分析 |
| 5.4.3 地基土类别对地震动力的影响分析 |
| 5.4.4 场地类型对地震动力的影响分析 |
| 5.4.5 甲板荷载对地震动力的影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）海上风机复合筒型基础承载力及优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 海上风电发展现状 |
| 1.2.1 国外海上风电发展现状 |
| 1.2.2 国内海上风电发展现状 |
| 1.3 海上风电基础形式 |
| 1.4 筒型基础的研究及应用 |
| 1.4.1 国外筒型基础研究及应用 |
| 1.4.2 国内筒型基础研究及应用 |
| 1.5 筒型基础承载力研究现状 |
| 1.5.1 理论方法 |
| 1.5.2 数值计算方法 |
| 1.5.3 模型试验方法 |
| 1.6 风机结构设计研究现状 |
| 1.7 本文研究内容 |
| 第二章 筒-土相互作用及筒型基础失效模式 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 土体本构模型 |
| 2.3 筒-土相互作用计算方法 |
| 2.3.1 圆周方向土压力分布 |
| 2.3.2 筒壁土压力竖向分布 |
| 2.4 宽浅式筒型基础失效模式 |
| 2.5 极限承载力的有限元数值分析 |
| 2.5.1 材料非线性问题求解方法 |
| 2.5.2 接触非线性问题求解方法 |
| 2.5.3 有限元方法在筒型基础承载性能中的应用 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 宽浅式筒型基础承载试验及简化计算方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 宽浅式筒型基础承载力数值分析模型的建立 |
| 3.3 筒型基础承载力试验方案及设备 |
| 3.3.1 试验模型 |
| 3.3.2 试验场地 |
| 3.3.3 实验设备 |
| 3.3.4 试验方法及步骤 |
| 3.4 竖向荷载作用下宽浅式筒型基础承载特性研究 |
| 3.4.1 试验及有限元结果对比分析 |
| 3.4.2 竖向承载力的位移控制法 |
| 3.5 水平(包括弯矩)荷载作用下筒型基础承载特此研究 |
| 3.5.1 水平(包括弯矩)荷载作用下筒型基础的极限承载能力 |
| 3.5.2 水平(包括弯矩)荷载作用下土压力分布 |
| 3.5.3 水平(包括弯矩)作用下筒型基础失稳破坏机制 |
| 3.5.4 水平(包括弯矩)作用下筒型基础承载力简化计算方法 |
| 3.6 算例分析 |
| 3.6.1 有限元模型建立 |
| 3.6.2 单独荷载作用下筒型基础承载特性 |
| 3.6.3 复合加载下筒型基础承载特性 |
| 3.6.4 水平(包括弯矩)荷载作用下土压力分布 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 筒型基础钢壁屈曲研究 |
| 4.1 钢筒壁屈曲问题 |
| 4.2 钢筒圆柱壳屈曲研究临界应力理论分析 |
| 4.2.1 轴向屈曲临界应力计算方法 |
| 4.2.2 内压作用下的屈曲临界应力计算方法 |
| 4.3 钢筒圆柱壳受轴向力和负压共同作用的屈曲计算方法 |
| 4.4 屈曲有限元理论 |
| 4.4.1 线性屈曲 |
| 4.4.2 非线性屈曲分析方法 |
| 4.5 钢筒壁在轴压和负压作用下的屈曲研究 |
| 4.5.1 钢壁单筒分别在轴压和负压作用下的屈曲 |
| 4.5.2 带分舱板的钢筒分别在轴压和负压作用下的屈曲 |
| 4.5.3 轴压与负压共同作用下屈曲特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 海上风机筒型基础选型及优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 最大刚度优化理论 |
| 5.3 筒型基础拓扑分析 |
| 5.4 筒型基础优化数学模型 |
| 5.4.1 设计变量 |
| 5.4.2 目标函数 |
| 5.4.3 约束条件 |
| 5.5 数学优化方法 |
| 5.5.1 序列二次规划算法(SQP) |
| 5.5.2 混合遗传算法 |
| 5.6 算例分析 |
| 5.6.1 水文地质 |
| 5.6.2 主要荷载计算 |
| 5.6.3 筒型基础设计优化结果 |
| 5.6.4 数值模型的建立 |
| 5.6.5 有限元分析结果 |
| 5.6.6 细部优化 |
| 5.6.7 支撑布置及尺寸对结构应力的影响 |
| 5.6.8 斜支撑对过渡塔筒段波浪力的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望及创新点 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（4）桶形基础平台在海洋环境载荷作用下的稳定性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1. 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 桶形基础的研究进展 |
| 1.2.2 重力平台的研究进展 |
| 1.3 本文各章的研究内容 |
| 2. 桶形基础平台设计 |
| 2.1 工程背景 |
| 2.2 制作材料 |
| 2.3 设计尺寸 |
| 2.4 本章小结 |
| 3. 竖向循环工作载荷作用下的土力学稳定性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 缩尺试验 |
| 3.2.1 模型参数的确定 |
| 3.2.2 地基土配置及性质测定 |
| 3.2.3 传感器布设 |
| 3.2.4 试验方案及数据分析 |
| 3.3 屈服准则 |
| 3.3.1 Mohr-Coulomb 准则 |
| 3.3.2 Drucker-Prager 强度准则 |
| 3.4 数值模拟 |
| 3.4.1 术语 |
| 3.4.2 考虑“边界效应” |
| 3.4.3 不考虑“边界效应” |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 稳定性判定 |
| 3.6 本章小结 |
| 4. 常遇环境载荷作用响应分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 有限元模型的建立 |
| 4.3 模态分析 |
| 4.3.1 自振频率 |
| 4.3.2 平台模态 |
| 4.4 随机地震响应分析 |
| 4.4.1 研究方法 |
| 4.4.2 地震波的选取及处理 |
| 4.4.3 三维地震作用下平台的动力响应 |
| 4.4.4 小结 |
| 4.5 冰载荷作用响应分析 |
| 4.5.1 简化模型 |
| 4.5.2 冰激振动模型 |
| 4.5.3 小结 |
| 4.6 波浪载荷响应分析 |
| 4.6.1 波浪载荷的简介 |
| 4.6.2 波浪载荷作用下平台随机分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5. 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 发表的学术论文 |
（5）浅海重力式平台结构静动力分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题依据和背景情况 |
| 1.1.1 海洋平台简介 |
| 1.1.2 重力式平台的组成和种类 |
| 1.2 浅海重力式平台国内外发展概况及发展动态 |
| 1.3 论文的研究目的和主要内容 |
| 1.3.1 研究目的和意义 |
| 1.3.2 主要研究内容和创新点 |
| 1.3.3 主要技术路线 |
| 2 基本理论 |
| 2.1 有限元法概述 |
| 2.1.1 有限元法简介 |
| 2.1.2 有限元法求解步骤 |
| 2.2 ANSYS 数值模拟 |
| 2.3 边界元法概述 |
| 2.3.1 边界元法发展概况 |
| 2.3.2 边界元法的基本思想 |
| 2.4 边界元与有限元方法的比较 |
| 2.4.1 边界元较有限元的优势 |
| 2.4.2 边界元较有限元的不足 |
| 2.5 断裂力学简介 |
| 2.5.1 断裂力学主要内容 |
| 2.5.2 裂纹的几个基本概念 |
| 2.5.3 断裂准则简介 |
| 3 海洋环境载荷 |
| 3.1 波浪理论及波浪载荷 |
| 3.1.1 莫里森方程和波浪理论 |
| 3.1.2 “设计波”法和“设计谱”法 |
| 3.2 海流载荷计算 |
| 3.3 冰载荷作用理论 |
| 3.3.1 冰的静态挤压破坏 |
| 3.3.2 冰的瞬态冲击破坏 |
| 3.4 风载荷作用理论 |
| 4 浅海重力式平台整体结构的静、动力分析 |
| 4.1 重力式平台有限元模型的建立 |
| 4.1.1 平台的结构与构件尺寸 |
| 4.1.2 选用的ANSYS 单元特性 |
| 4.1.3 平台结构的ANSYS 模型建立 |
| 4.2 重力式平台的静力分析 |
| 4.2.1 平台所处环境情况和载荷组合 |
| 4.2.2 波流耦合相位角搜索 |
| 4.2.3 各种工况下环境载荷计算 |
| 4.2.4 各工况下的平台静力分析 |
| 4.3 重力式平台的模态分析 |
| 4.4 重力式平台的谐响应分析 |
| 4.5 冰载荷作用下的重力式平台瞬态结构响应 |
| 4.6 波浪载荷下重力式平台的响应 |
| 4.6.1 波浪载荷的确定 |
| 4.6.2 波浪载荷作用下重力式平台随机分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 重力式平台带裂纹立柱的扭转断裂分析 |
| 5.1 平台立柱扭转基本公式 |
| 5.1.1 重力式平台立柱的基本结构 |
| 5.1.2 柱体St-Venant 扭转问题的理论介绍 |
| 5.1.3 带裂纹柱体扭转问题的新边界积分方程 |
| 5.1.4 新边界积分方程推导过程 |
| 5.1.5 带裂纹复合圆柱体的扭转断裂分析 |
| 5.2 抗扭刚度D 和应力强度因子KⅢ的计算 |
| 5.3 边界元数值计算方法 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.4.1 含有直线裂纹的复合柱体 |
| 5.4.2 含有折线裂纹的复合柱体 |
| 5.5 重力式平台立柱在风载荷作用下的扭转分析算例 |
| 5.5.1 风载荷对重力式平台立柱的扭转作用 |
| 5.5.2 平台立柱数值算例 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 交变载荷作用下浅海重力式平台的地基稳定性 |
| 6.1 实验目的和原理 |
| 6.2 实验模型、参数和实验仪器 |
| 6.2.1 实验模型 |
| 6.2.2 实验主要参数 |
| 6.2.3 实验仪器 |
| 6.2.4 传感器布置安装 |
| 6.2.5 地基配置 |
| 6.3 静三轴剪切试验 |
| 6.3.1 试验原理 |
| 6.3.2 土样的物理性质参数 |
| 6.3.3 试验结果 |
| 6.4 实验数据整理 |
| 6.4.1 单次储油放油模拟 |
| 6.4.2 多次周期性储油放油模拟 |
| 6.5 交变载荷作用下地基稳定性数值模拟 |
| 6.5.1 数值模型建立 |
| 6.5.2 考虑实验模型边界的“边界效应” |
| 6.5.3 不考虑“边界效应”的ANSYS 分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 结论和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 发表论文和科研情况说明 |
（6）基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 海上风力发电 |
| 1.3.2 结构优化技术 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 本文主要研究工作 |
| 1.4.3 研究工作的范围 |
| 1.5 论文结构 |
| 参考文献 |
| 2 海上风力发电技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 海上风电机组 |
| 2.2.1 发展现状 |
| 2.2.2 风电机组资料 |
| 2.3 海洋环境荷载 |
| 2.3.1 风机荷载 |
| 2.3.2 风荷载 |
| 2.3.3 浪流荷载 |
| 2.3.4 其它荷载 |
| 2.4 海上风电支撑结构 |
| 2.4.1 风机塔架 |
| 2.4.2 风电机组基础结构 |
| 2.4.3 过渡段 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 3 海上风力发电支撑结构优化技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 海上风机动力特性 |
| 3.2.1 动力学问题 |
| 3.2.2 理想单自由度体系 |
| 3.2.3 广义单自由度体系 |
| 3.2.4 风机动力特性约束 |
| 3.2.5 海洋环境动力激励 |
| 3.3 支撑结构刚柔体系分类 |
| 3.3.1 柔性结构 |
| 3.3.2 刚柔性结构 |
| 3.3.3 刚性结构 |
| 3.4 基于ANSYS的优化设计技术 |
| 3.4.1 优化设计相关概念 |
| 3.4.2 优化设计基本原理 |
| 3.4.3 优化设计过程与步骤 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 4 基于动力特性的海上单立柱支撑结构优化技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单立柱支撑结构特点 |
| 4.2.1 结构形式 |
| 4.2.2 工程特点 |
| 4.2.3 动力特性 |
| 4.3 单立柱支撑结构优化设计技术 |
| 4.3.1 设计参量 |
| 4.3.2 状态变量 |
| 4.3.3 目标函数 |
| 4.3.4 优化算例 |
| 4.4 单立柱支撑结构敏感性分析及方案决策 |
| 4.4.1 柔性单立柱支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 4.4.2 刚柔性单立柱支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 4.4.3 刚性单立柱支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 4.4.4 综合决策(风机瓦数、水深、轮毂高度) |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 5 基于动力特性的海上格构式支撑结构优化技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 格构式支撑结构特点 |
| 5.2.1 结构形式 |
| 5.2.2 工程特点 |
| 5.2.3 动力特性 |
| 5.3 格构式支撑结构优化设计技术 |
| 5.3.1 设计参量 |
| 5.3.2 状态变量 |
| 5.3.3 目标函数 |
| 5.3.4 优化算例 |
| 5.4 格构式支撑结构方案决策及敏感性分析 |
| 5.4.1 柔性格构式支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 5.4.2 刚柔性格构式支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 5.4.3 刚性格构式支撑结构设计参数敏感性分析 |
| 5.4.4 综合决策(风机瓦数、水深、轮毂高度) |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 6 海上采油平台改造成风电支撑的结构可行性探讨 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 采油平台与格构式支撑结构体系 |
| 6.2.1 工程背景 |
| 6.2.2 支撑结构数值模型 |
| 6.3 受力特性对比分析 |
| 6.3.1 固有频率约束限制 |
| 6.3.2 风机参数及海洋环境荷载 |
| 6.3.3 支撑结构体系动力特性分析 |
| 6.3.4 支撑结构体系刚度分析 |
| 6.3.5 支撑结构体系强度分析 |
| 6.3.6 参数敏感性分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 7 海上风电支撑结构优化仿真设计平台 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 总体设计 |
| 7.2.1 单立柱式风电支撑结构优化仿真平台 |
| 7.2.2 格构式风电支撑结构优化仿真平台 |
| 7.2.3 总体界面及程序流程 |
| 7.3 功能及界面设计 |
| 7.3.1 模型自动生成模块 |
| 7.3.2 静力分析模块 |
| 7.3.3 动力特性分析模块 |
| 7.3.4 优化仿真分析模块 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 8 研究结论及展望 |
| 论文创新点摘要 |
| 附录1:表一览 |
| 附录2:图一览 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 攻读博士学位期间发表(录用)的论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 攻读博士学位期间获得奖励 |
（7）水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 桶形基础国内外发展概况 |
| 1.3 桶形基础国内外研究概况 |
| 1.3.1 模型试验研究 |
| 1.3.1.1 室、内外模型试验 |
| 1.3.1.2 离心机模型试验 |
| 1.3.2 极限平衡法(LEM) |
| 1.3.3 结构变位法(SDM) |
| 1.3.4 极限分析法(LAM) |
| 1.3.5 有限单元法(FEM) |
| 1.3.6 人工神经网络法(ANN) |
| 1.4 论文的研究目的和主要内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 2 单桶形基础水平承载性能的三维有限元分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 计算方法与数值实施 |
| 2.2.1 有限元分析软件 ABAQUS |
| 2.2.2 ABAQUS的主要模块 |
| 2.2.3 ABAQUS的分析步骤 |
| 2.2.4 ABAQUS中材料非线性问题的求解方法 |
| 2.2.5 ABAQUS中接触非线性问题的求解方法 |
| 2.3 水平荷载作用下软土地基中单桶形基础有限元模型的建立 |
| 2.3.1 有限元计算中的基本方程 |
| 2.3.2 桶土材料本构模型的选取 |
| 2.3.3 单桶形基础水平向加载方式的确定 |
| 2.3.4 单桶形基础水平承载力的确定标准 |
| 2.3.5 单桶形基础滩海模型试验研究介绍 |
| 2.3.6 单桶形基础三维有限元模型的建立 |
| 2.3.7 有限元计算结果分析 |
| 2.3.7.1 水平荷载作用下单桶形基础的极限承载能力 |
| 2.3.7.2 水平荷载作用下单桶形基础的失稳破坏机制 |
| 2.3.7.3 水平荷载作用下内、外桶壁上的土压力分布 |
| 2.4 软土地基中单桶形基础水平承载力影响因素的有限元研究 |
| 2.4.1 土体有效重度对水平承载力的影响 |
| 2.4.2 土体强度对水平承载力的影响 |
| 2.4.2.1 土体强度各向同性 |
| 2.4.2.2 土体强度各向异性 |
| 2.4.2.3 土体强度竖向线性 |
| 2.4.3 桶体长径比对水平承载力的影响 |
| 2.4.4 荷载作用点高度对水平承载力的影响 |
| 2.5 小结 |
| 3 单桶形基础水平承载力的极限平衡解法 |
| 3.1 极限平衡法 |
| 3.2 软土地基中单桶形基础水平承载力的三维极限平衡解法 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 改进的三维极限平衡法 |
| 3.2.2.1 受力分析 |
| 3.2.2.2 计算假设 |
| 3.2.2.3 公式推导 |
| 3.2.2.4 公式验证 |
| 3.3 小结 |
| 4 单桶形基础水平循环加载承载性能的三维有限元分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 循环加载承载力的计算模型与分析方法 |
| 4.2.1 强度模型 |
| 4.2.2 分析方法 |
| 4.3 软土地基中单桶形基础水平循环加载承载力的有限元计算 |
| 4.4 软土地基中单桶形基础水平循环加载承载力影响因素的有限元研究 |
| 4.4.1 桶体长径比对水平循环加载承载力的影响 |
| 4.4.2 荷载作用点高度对水平循环加载承载力的影响 |
| 4.4.3 荷载循环次数对水平循环加载承载力的影响 |
| 4.5 小结 |
| 5 多桶形基础水平承载性能的三维有限元分析 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 多桶形基础三维有限元模型的建立 |
| 5.3 软土地基中多桶形基础水平承载力的有限元研究 |
| 5.3.1 桶间连接刚度对水平承载力的影响 |
| 5.3.2 桶间距对水平承载力的影响 |
| 5.3.3 桶体长径比对水平承载力的影响 |
| 5.3.4 土体有效重度对水平承载力的影响 |
| 5.3.5 土体强度对水平承载力的影响 |
| 5.3.5.1 土体强度各向同性 |
| 5.3.5.2 土体强度各向异性 |
| 5.3.6 荷载作用点高度对水平承载力的影响 |
| 5.3.7 荷载作用角度对水平承载力的影响 |
| 5.4 杭州湾近海风电结构基础稳定性的有限元预测 |
| 5.4.1 材料参数 |
| 5.4.1.1 土体的材料参数 |
| 5.4.1.2 基础的材料参数 |
| 5.4.2 有限元模型 |
| 5.4.3 荷载取值 |
| 5.4.4 计算结果 |
| 5.4.4.1 无波流力入射 |
| 5.4.4.2 波流力0°入射 |
| 5.4.4.3 波流力15°入射 |
| 5.4.4.4 波流力30°入射 |
| 5.4.4.5 波流力45°入射 |
| 5.5 小结 |
| 6 多桶形基础水平承载力的极限分析解法 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 软土地基中小间距多桶形基础水平承载力的三维极限分析上限解法 |
| 6.2.1 小间距多桶形基础的水平失稳破坏模式 |
| 6.2.2 能量耗散率的计算 |
| 6.2.2.1 楔体内的能量耗散率 |
| 6.2.2.2 楔体滑裂面上的能量耗散率 |
| 6.2.2.3 楔体与桶体外壁交界面上的能量耗散率 |
| 6.2.2.4 土体与桶体内壁交界面上的能量耗散率 |
| 6.2.2.5 球形滑裂面上的能量耗散率 |
| 6.2.3 外荷载做功功率的计算 |
| 6.2.3.1 自重荷载的做功功率 |
| 6.2.3.2 水平荷载的做功功率 |
| 6.2.4 小间距多桶形基础水平承载力的极限分析上限解 |
| 6.2.5 小间距多桶形基础水平承载力上限解法与有限元法的比较验证 |
| 6.3 软土地基中大间距多桶形基础水平承载力的三维极限分析上限解法 |
| 6.3.1 大间距多桶形基础水平承载力的极限分析上限解 |
| 6.3.2 大间距多桶形基础水平承载力上限解法与有限元法的比较验证 |
| 6.4 小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 攻读博士学位期间参加科研项目情况 |
| 创新点摘要 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 冰荷载研究的发展概况 |
| 1.2.1 冰荷载的理论与试验研究 |
| 1.2.2 直立结构的冰荷载 |
| 1.2.3 锥体结构的冰荷载 |
| 1.3 结构设计理论的发展概况 |
| 1.3.1 结构优化设计 |
| 1.3.2 结构可靠性 |
| 1.3.3 基于性能的设计 |
| 1.4 抗冰平台的研究概况 |
| 1.4.1 抗冰平台的结构型式 |
| 1.4.2 抗冰平台的冰激振动研究 |
| 1.5 本文主要工作 |
| 2 面向性能的抗冰导管架平台优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 我国抗冰导管架平台的研究概况 |
| 2.2.1 基于现场原型的锥体结构动冰荷载研究 |
| 2.2.2 抗冰导管架平台的失效模式研究 |
| 2.3 面向性能的抗冰导管架平台优化问题 |
| 2.3.1 抗冰导管架平台的性能定义 |
| 2.3.2 面向动力性能的抗冰导管架平台优化问题 |
| 2.4 小结 |
| 3 考虑疲劳的抗冰导管架平台结构优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 复杂节点冰激疲劳分析的高效谱分析方法 |
| 3.2.1 复杂管节点热点应力的分析模型 |
| 3.2.2 改进的冰激疲劳谱分析方法 |
| 3.2.3 算例 |
| 3.3 考虑节点疲劳寿命的抗冰导管架平台结构优化 |
| 3.3.1 考虑节点疲劳寿命的抗冰导管架平台结构优化模型 |
| 3.3.2 算例 |
| 3.4 考虑节点疲劳可靠性的抗冰导管架平台结构优化 |
| 3.4.1 考虑节点疲劳可靠性的抗冰导管架平台结构优化模型 |
| 3.4.2 算例 |
| 3.5 小结 |
| 4 面向抗冰导管架平台动力分析的短期动冰力 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冰激加速度的条件超越概率 |
| 4.3 基于失效概率的方法 |
| 4.3.1 基于最大失效概率的方法 |
| 4.3.2 基于失效概率的显着性水平的方法 |
| 4.4 基于损失期望的方法 |
| 4.4.1 基于最大损失期望的方法 |
| 4.4.2 基于损失期望的显着性水平的方法 |
| 4.5 实例分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 面向加速度的抗冰导管架平台结构优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冰激加速度性能 |
| 5.3 面向加速度的抗冰导管架平台结构优化模型 |
| 5.3.1 模型表述 |
| 5.3.2 面向加速度的结构优化的求解 |
| 5.4 实例分析 |
| 5.5 小结 |
| 6 面向性能的抗冰导管架平台概念参数研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 概念模型及其性能评价 |
| 6.2.1 概念模型构造 |
| 6.2.2 基于概念模型的性能评价 |
| 6.3 性能的影响因素分析 |
| 6.3.1 整体静力性能 |
| 6.3.2 整体动力性能 |
| 6.4 面向性能的参数优化 |
| 6.4.1 参数优化模型 |
| 6.4.2 参数影响分析 |
| 6.4.3 改善性能的建议措施 |
| 6.5 小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 创新点摘要 |
| 参考文献 |
| 博士期间参与的科研和工程项目 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）张力腿平台整体式负压基础设计研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 张力腿平台概述 |
| 1.1.1 张力腿平台总体结构 |
| 1.1.2 张力腿平台工作原理及性能 |
| 1.1.3 张力腿平台发展趋势 |
| 1.2 负压桶形基础概述 |
| 1.2.1 负压桶形基础的发展 |
| 1.2.2 负压桶形基础结构及工作原理 |
| 1.2.3 Snorre TLP 负压桶形基础实例 |
| 1.3 张力腿平台整体式负压基础设计思路 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第二章 张力腿平台整体式负压基础设计理论 |
| 2.1 负压桶形基础的下沉阻力 |
| 2.1.1 不考虑渗流的下沉阻力计算 |
| 2.1.2 考虑渗流的下沉阻力计算 |
| 2.2 负压桶形基础的抗拔力 |
| 2.2.1 粘土中桶形基础的极限抗拔力 |
| 2.2.2 砂土中桶形基础的极限抗拔力 |
| 2.3 负压桶形基础的地基承载力 |
| 2.4 张力腿平台二维非线性拟静态分析模型 |
| 2.4.1 基本假设和坐标系统 |
| 2.4.2 静态偏移和下沉的数学描述 |
| 第三章 张力腿平台整体式负压基础设计 |
| 3.1 张力腿平台整体式负压基础总体结构型式 |
| 3.2 张力腿平台整体式负压基础工作原理及优势 |
| 3.2.1 张力腿平台整体式负压基础工作原理 |
| 3.2.2 张力腿平台整体式负压基础的优势 |
| 3.3 张力腿平台整体式负压基础结构布置及尺度 |
| 3.3.1 张力腿平台整体式负压基础主体尺度 |
| 3.3.2 抗压储水舱布置及尺度 |
| 3.3.3 桶形基础布置及尺度 |
| 3.3.4 桁架连接构件布置及尺度 |
| 第四章 张力腿平台整体式负压基础结构静力分析 |
| 4.1 设计条件 |
| 4.1.1 环境条件 |
| 4.1.2 施工建造条件 |
| 4.1.3 依据规范 |
| 4.2 有限元分析方法 |
| 4.2.1 有限元法的基本原理 |
| 4.2.2 有限元分析步骤 |
| 4.2.3 ANSYS 有限元软件 |
| 4.2.4 ANSYS 中的屈曲分析 |
| 4.2.5 单元特性 |
| 4.3 结构静力分析 |
| 4.3.1 抗压储水舱静力分析 |
| 4.3.2 桶形基础静力分析 |
| 4.3.3 桁架连接构件静力分析 |
| 第五章 张力腿平台整体式负压基础性能计算 |
| 5.1 张力腿平台整体式负压基础下沉阻力计算 |
| 5.1.1 自重作用下的下沉阻力计算 |
| 5.1.2 负压作用下的下沉阻力计算 |
| 5.2 张力腿平台整体式负压基础抗拔力计算 |
| 5.2.1 上拔力计算 |
| 5.2.2 粘土中的极限抗拔力计算 |
| 5.2.3 砂土中的极限抗拔力计算 |
| 5.2.4 抗拔安全系数 |
| 5.3 张力腿平台整体式负压基础地基承载力计算 |
| 5.3.1 桶顶载荷计算 |
| 5.3.2 地基承载力安全系数 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔过程数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究的意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 桶形基础沉贯及抗拔计算土力学原理 |
| 2.1 渗流计算基本原理 |
| 2.1.1 渗流的本构关系－Darcy 定律 |
| 2.1.2 渗透系数 |
| 2.2 渗流问题的控制方程 |
| 2.2.1 运动方程 |
| 2.2.2 连续性方程 |
| 2.2.3 稳定渗流微分方程式 |
| 2.3 渗流方程定解条件 |
| 2.4 桶形基础负压沉贯渗流场的基本方程和定解条件 |
| 2.5 桶形基础负压下沉阻力计算有限元法 |
| 2.5.1 有效应力原理 |
| 2.5.2 土中渗流时的两项力系及渗流力 |
| 2.5.3 桶基负压下沉阻力的计算方法 |
| 2.5.4 改进的负压下沉阻力计算公式 |
| 2.6 太沙基一维固结理论 |
| 2.7 桶形基础抗拔计算有限元法 |
| 2.7.1 土体本构模型 |
| 2.7.2 Mohr-Coulomb 弹塑性模型 |
| 2.7.3 土与基础接触问题的模拟 |
| 2.7.4 桶形基础竖向承载力计算有限元法 |
| 第三章 有限元分析软件简介 |
| 3.1 ANSYS 在渗流分析中的应用 |
| 3.2 PLAXIS 有限元软件 |
| 3.2.1 PLAXIS 有限元软件简介 |
| 3.2.2 有限元分析模型 |
| 3.2.3 分步施工算法 |
| 3.2.4 中期固结分析 |
| 3.2.5 渗流计算 |
| 第四章 张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔过程计算方法 |
| 4.1 桶基自重沉贯计算方法 |
| 4.2 中期固结计算方法 |
| 4.3 桶基负压沉贯计算方法 |
| 4.3.1 临界水力坡降 |
| 4.3.2 许用负压计算 |
| 4.3.3 折减系数计算 |
| 4.4 桶基抗拔特性计算方法 |
| 第五章 张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔过程数值计算 |
| 5.1 粘土环境下桶基沉贯及抗拔过程数值计算 |
| 5.1.1 粘土环境下桶基自重沉贯计算 |
| 5.1.2 粘土环境下桶基自重沉贯后中期固结 |
| 5.1.3 粘土环境下桶基负压沉贯 |
| 5.1.4 粘土环境下桶基抗拔特性计算 |
| 5.2 砂土环境下桶基沉贯及抗拔过程数值计算 |
| 5.2.1 砂土环境下桶基自重沉贯计算 |
| 5.2.2 砂土环境下桶基自重沉贯后中期固结 |
| 5.2.3 砂土环境下桶基负压沉贯 |
| 5.2.4 砂土环境下桶基抗拔特性计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、海上桶形基础采油平台结构分析（论文参考文献）
- [1]组合荷载作用下桶形基础拉拔承载特性研究[D]. 翟雪丽. 河北工程大学, 2019(09)
- [2]近海桶基平台结构静动力行为研究[D]. 张杰峰. 大连理工大学, 2014(07)
- [3]海上风机复合筒型基础承载力及优化设计研究[D]. 刘梅梅. 天津大学, 2014(11)
- [4]桶形基础平台在海洋环境载荷作用下的稳定性分析[D]. 冯义然. 中国海洋大学, 2011(04)
- [5]浅海重力式平台结构静动力分析[D]. 潘天娓. 中国海洋大学, 2011(02)
- [6]基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究[D]. 孟珣. 中国海洋大学, 2010(07)
- [7]水平荷载作用下软土地基中桶形基础工作机理及承载性能研究[D]. 孙曦源. 大连理工大学, 2009(07)
- [8]面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究[D]. 刘翔. 大连理工大学, 2008(05)
- [9]张力腿平台整体式负压基础设计研究[D]. 邹星. 天津大学, 2008(08)
- [10]张力腿平台整体式负压基础沉贯及抗拔过程数值分析[D]. 于书铭. 天津大学, 2008(08)