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单桩基础海上简易平台结构研究

作　者: 张宝钧
导　师: 刘晶波；曾恒一
学　校: 清华大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 边际油田 简易平台 单桩基础 结构研究
分类号: U656.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 54次
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内容摘要


采用海上简易平台结构是开发边际油田的有效手段。简易平台结构主要用于无人平台,其结构刚度和冗余度均小于常规的导管架平台。单桩基础简易平台结构是适用于浅海边际油田开发的一种简易平台形式,其上部甲板结构由单一钢桩支撑,隔水套管置于钢桩内。单桩基础平台结构是一种全新的结构形式,在我国海洋石油开发实践中,还没有使用该平台的先例。其显著特点是:结构简单,制造安装方便,投资成本低;同时平台荷载由单桩承担,平台结构抗侧移刚度一般较小,水平位移较大。针对单桩基础的结构特点,本文进行了结构分析和研究,主要工作内容和研究成果如下:(1)本文根据油田环境条件、平台功能条件及规范,并参考相关文献,对单桩基础平台结构进行了详细和严谨的构造设计,确定了合理的桩径、壁厚、入泥深度和甲板结构等,得到符合结构力学特点的单桩基础平台结构。(2)本文根据所选定的设计环境条件,对有可能同时作用于平台上的各种荷载,按最不利的情况组合,进行静力分析。基本荷载包括波浪、海流、风、冰荷载、自重、浮力、设备荷载、活荷载等,组合荷载按操作工况和极端工况两种情况考虑。(3)本文对波浪作用进行了疲劳分析、极端波浪响应分析和倒塌分析。波浪作用分析结果表明,平台结构设计满足使用寿命和强度要求,具备较好的强度储备,能够抵抗恶劣的环境条件。(4)本文进行了地震条件下的平台结构动力分析,分析内容包括强度分析和韧性要求分析。结果表明,平台结构满足大震作用下的抗震要求。(5)本文使用ABAQUS有限元程序,对单桩基础平台结构进行了横向荷载作用下的桩土作用非线性分析,得到了桩土位移和桩身应力分析结果。结果表明,桩土位移和桩身应力满足设计要求。通过对单桩基础简易平台结构研究论证表明,所设计的单桩基础海上简易平台结构用于海上采油平台是可行的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-12
  1.2 研究现状  12-16
    1.2.1 国外研究现状  12-13
    1.2.2 国内研究现状  13-16
  1.3 本文工作  16-18
第2章 结构设计  18-50
  2.1 本章引言  18-19
  2.2 结构分析方法  19-22
  2.3 相关设计参数  22-25
  2.4 单桩基础构造设计  25-40
    2.4.1 本节引言  25-27
    2.4.2 结构模型  27-30
    2.4.3 计算方法  30
    2.4.4 计算原则  30-33
    2.4.5 桩基础设计  33-40
    2.4.6 本节小结  40
  2.5 设计荷载  40-50
    2.5.1 本节引言  40
    2.5.2 环境荷载  40-48
    2.5.3 使用荷载  48-49
    2.5.4 施工荷载  49
    2.5.5 船舶荷载  49-50
第3章 静力分析  50-65
  3.1 本章引言  50
  3.2 分析方法  50-52
  3.3 计算结果  52-59
  3.4 比较分析  59-63
    3.4.1 结构位移  60-63
    3.4.2 风浪条件  63
  3.5 本章小结  63-65
第4章 波浪作用分析  65-84
  4.1 本章引言  65
  4.2 疲劳分析  65-75
    4.2.1 本节引言  65
    4.2.2 分析方法  65-71
    4.2.3 波浪概率统计数据  71-75
    4.2.4 计算结果  75
    4.2.5 本节小结  75
  4.3 极端波浪响应分析  75-79
    4.3.1 本节引言  75-77
    4.3.2 分析方法  77-78
    4.3.3 计算结果  78-79
    4.3.4 本节小结  79
  4.4 倒塌分析  79-83
    4.4.1 本节引言  79
    4.4.2 分析方法  79-80
    4.4.3 计算结果  80-83
    4.4.4 本节小结  83
  4.5 本章小结  83-84
第5章 地震分析  84-102
  5.1 本章引言  84
  5.2 分析方法  84-87
  5.3 地震设计参数  87-90
  5.4 计算结果  90-101
  5.5 本章小结  101-102
第6章 桩土作用非线性分析  102-114
  6.1 本章引言  102
  6.2 有限元计算模型  102-107
  6.3 模拟结果分析  107-112
  6.4 本章小结  112-114
第7章 安装分析  114-123
  7.1 本章引言  114
  7.2 打桩设计  114-117
  7.3 打桩分析  117-119
  7.4 计算结果  119-122
  7.5 本章小结  122-123
第8章 总结与展望  123-124
参考文献  124-126
致谢  126-127
附录A  127-136
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  136

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 港口工程 > 港口水工建筑物 > 水上平台
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