3110621073王弼.ppt

2018/2/26
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固定式平台和活动式平台
顺应式平台
浮式平台
海洋平台构造及有关动力学问题
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固定式平台和活动式平台
小于400m水深的海域
固定式平台
混凝土重力式平台
导管架平台
通过自身的重量维持
合适的垂直位置
管状桩腿,插入土壤一定深度,
以支持平台结构和作业模块的
重量。
固有弯曲频率或基本弯曲频率
。
振动的主要形式是弯曲振动。
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固定式平台和活动式平台
用于勘探石油的自升式钻井平台也可称为活动式平台。
有3到6根桩腿支承,桩腿有钢管式和桁架式两种结构。
站立状态
拖航状态
每根桩腿固定于海底的钢质
沉垫上,可以使平台结构稳
定并且减少桩腿插入海底的
深度。
平台的船体在海底以上的高
度可达到100米。
桩腿从海底拔出,并且收进
船体的低部,减少拖航过程
的阻力。
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固定式平台和活动式平台
共同的结构特征
上部生产结构模块达到数数千吨,远大于支撑结构的重量。
结构高度方向的尺寸大于水平方向的尺寸。
主要的振动形式为弯曲振动。
共同的振动特点
惯性力
恢复刚度
动力载荷
重要的动力学问题
在100m 以上水深作业时,波流联合引起的动力响应。
上部作业模块的质量
取决于支撑结构
风、浪、流、海冰、地震载荷
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顺应式平台
牵索塔平台
桁架式塔架
钢缆
加重链
海底锚
连接到海底基础上的缆索
工作水深可达到400米
桁架结构减轻了结构重
量,减小了惯性力;
减小了风、浪、流等流
体载荷。
在水面以下25米处,塔结构四周
对称地系上20根钢缆;
每根钢缆向下延伸约1000米,与
一根在海底锚固的加重链相连。
在正常天气或小风暴情况下,钢缆作为一坚硬的弹簧,提供
平台摇摆运动的恢复力。
在大风暴和飓风等恶劣的气象条件下,钢缆变得相对柔软以
使结构顺应风浪流载荷的作用。当平台摇摆的幅值增大时,
同时增大的还有加重海底链提离海底的高度,这样就增大了
平台的回复力使平台适应风暴载荷。
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顺应式平台
铰接塔平台的组成
铰接塔平台的动力学问题
塔柱、海底基础、万向接头、浮力舱、压载舱
该类型结构的固有频率远低于那些具有高幅值的波浪频
率,一般不会发生摇摆共振。
非线性的流体动力载荷
运动幅值跳跃、失稳
平台生产功能丧失
对于大长细比塔柱结构,需要考虑弹性变形研究塔柱的
运动和塔柱动强度问题。
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浮式平台
TLP平台、Spar平台、半潜式平台
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张力腿平台结构形式
平台上体
立柱(含横撑和斜撑)
下体(浮箱)
张力腿系泊系统
锚固基础
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平台上体
立柱(含横撑和斜撑)
下体(浮箱)
张力腿系泊系统
锚固基础
张力腿平台结构形式
作业装备和生活舱室
提供给平台主体必要的结构刚度
提供浮力
提供预张力,提高系索刚度
固定张力腿下端
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张力腿平台受力和运动特点
浮力远大于自身重力
浮力=自重+张力腿的预张力
使张力腿时刻处于受张拉的绷紧状态,显著提高了系索的刚度
平台平面外的运动(横摇、纵摇和垂荡)较小,近似于刚性
浮筒所受水平方向波浪力较大
通过张力腿在平面内呈现柔性,较大的环境载荷通过惯性力来平衡
张力腿平台为半顺应半刚性结构形式。