面向老龄平台延寿工程的结构风险评估技术研究

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1、摘要本文主要围绕国家863项目“近海石油老龄平台延寿技术研究”和国家自然科学基金项目(50679083)“面向老龄平台延寿工程的寿命预测与管理理论及方法研究”的相关内容展开研究。主要研究老龄平台结构在复杂海洋环境下的剩余强度分析和安全可靠性评估；考虑到外界荷载的复杂性和不确定性，运用确定性分析方法、多级评估方法、可靠性分析技术和定量风险评估方法，研究得到老龄平台风险评估理论框架和评估方法。主要包括以下内容：(1)研究分析老龄平台构件各种损伤形式对其整体承载能力和安全可靠性的影响。结合MATLAB、VC++软件进行荷载一位移数据计算

2、程序的编制，研究得到桩。土非线性作用弹簧模型桩基曲线的确定方法。结合确定性分析方法，研究老龄平台结构在极端荷载作用下的整体安全评估方法。(2)考虑荷载的随机性和累积载荷对老龄平台结构安全的重要性，通过算例，分别研究基于频域和时域的平台随机疲劳寿命估算与安全评估方法，研究基于谱分析法求取平台疲劳载荷谱的方法，并研究得到基于ANSYS软件分析的管节点应力集中系数的求解方法。指出导管架平台、自升式平台应该重点疲劳校核的区域。(3)以累积载荷作用下老龄平台结构的疲劳可靠性分析为例，并基于谱分析方法进行可靠性指标的计算分析，用管节点疲劳累积

3、损伤作为控制参数建立极限状态方程，得到可靠性指标的计算表达式。研究平台结构体系可靠性的分析方法，并结合算例分析完好平台与老龄平台的结构体系可靠性，作对比研究。(4)研究自升式平台的结构有限元建模方法，采用ANSYS软件计算分析平台在各工况下整体结构的强度状态和桩腿稳定性校核，分析得出平台结构危险区域及应该重点关注的关键区域。进行平台的弱点分析；研究得到老龄平台延寿期f司存在的安全隐患及其对结构的影响和评估处理办法；分析老龄平台结构主要失效模式及判别指标；研究得到导管架平台和自升式平台的详细失效模式。研究分析老龄平台的主要失效事件、

4、事故发生的频繁程度和所引起的后果严重程度等。通过平台静强度失效、碰撞事故失效的定量风险计算分析实例，研究定量风险分析方法，可以运用此方法对平台结构风险进行定量评估，从而可以得到整个系统的风险值；最后研究风险接受标准、风险控制措施及风险管理技术。关键词：老龄海洋平台，极限承载能力，疲劳寿命，结构可靠性，安全隐患，风险评估StrueturalRiskAssessmentofAgedOffshorePlatformforLifeExtensionEngineeringLiuHaifeng(MechatronicEngineering)D

5、irectedbyProfessor．ChenGuomingAbstractThispaperisbasedonthe‘‘863”HighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChinaof“ResearchonLifeExtensionTechnologyforAgedOffshorePlatforms”andtheNationalNaturalScienceFoundationProgram(50679083)of“ResearchonLifePredictionMethodsand

6、ManagementTheoryofAgedOffshorePlatformsforLifeExtension”．Theresidualstrengthandsafetyreliabilityisstudiedforcomplexoceanenvironment．Consideringthecomplexityanduncertaintyofloads，applyingthecertaintymethod，multilevelassessmentmethod，reliabilityanalysisandquantitativeri

7、skassessmentmethod，theriskassessmenttheoryframeworkandassessmentmethodisobtainedthroughthestudyforagedplatform．Themainworksaresummarizedasfoflows：(1)Theinfluenceofdifferentdamagetypesforagedoffshoreplatformmemberonthegloballoadbearingcapacityandreliabilityisstudied．Th

8、ecertaintymethodofpile—soilnonlinearityspringmodelisdevelopedbyusingMATLABandVCsoftwarecreatingload-displacementprogram．Theg