超大型海洋浮式储油系统的风险评估

对超大型海洋浮式储油系统的危险灾害识别、失效概率计算、失效后果评估、风险准则评定和风险管理决策等几个主要步骤进行了风险分析,计算结果为在设置防坡堤情况下,储油船漂移的概率为2 217×10-6,沉没的概率为6 778×10-8,结构损坏的概率为6 300×10-7,总的经济损失为70万人民币;在未设置防波堤的情况下,储油船漂移的概率为3 167×10-3,沉没的概率为9 683×10-5,结构损坏的概率为9 000×10-4,总的经济损失为9 91亿人民币。结果表明,采取合理的措施,如在储油船系泊地点设置防波堤,以降低风险水平是十分必要的。     

基于重点抽样法的固定式平台结构风险评价研究

在建立海上油气设施的风险分析系统时,对由台风引发的极端海况造成的结构失效进行风险评估是1个十分重要的问题。为了建立实用可靠的风险评价方法,本文使用基于重点抽样法的随机模拟技术,对渤海海域CB12-C井组平台结构进行了全概率法失效概率计算,并在此基础上进行了平台结构的风险评价。该方法是1种适用于固定式海洋平台的定量风险评价方法,充分考虑了平台结构风险分析过程中各种不确定性的影响,极大提高了定量风险评价结果的可靠性。     

基于模糊影响图的海洋结构风险分析方法研究

基于模糊影响图(FPID)和失效模式与效果分析(FMEA)建立了一种海洋结构风险分析方法。鉴于风险分析中某些事件发生概率和关系概率两个重要参数确定时需借助专家主观判断,本文将模糊概率的概念引入海洋结构影响图评估方法中。该方法成功地应用到海洋平台人员伤害分析中。虽然这里仅给出了该方法在海洋平台风险评估中的应用,但其具有更广泛应用价值。     

FPSO软刚臂单点系泊系统定量风险分析

针对FPSO软刚臂单点系泊系统出现过的系泊腿失效及背向工况风险事件,以渤海某16万吨级FPSO为例,采用数值模拟的方法,计算FPSO及单点系统在百年一遇海况下的载荷效应,通过统计学方法拟合效应的概率分布,完成定量风险分析。对于系泊腿旋转失效后的风险,使用故障假设(what-if)方法,依据失效后果判断其风险权重。计算结果表明,系泊腿结构在正常情况下受拉失效的概率很小;系泊腿纵摆失效后导致的结果比横摆失效更为严重,风险权重更大。背向工况下,船艏与YOKE的间距要明显小于顺向工况,在设计时增大二者间距可有效减小碰撞风险。     

水下生产系统跨接管结构极限承载能力分析

跨接管是水下生产系统的主要构件之一,水下地形变化易导致跨接管两端承受较大边界位移载荷,对水下生产系统的结构安全性产生不利影响。研究并分析了端部相对位移载荷作用下跨接管结构的极限承载能力及跨接管失效模式的特点,表明整体轴向压缩位移分量是导致跨接管结构发生极限破坏的主要因素。在此基础上考虑了内表面周向裂纹对跨接管极限强度的影响。分析结果表明:当裂纹较小时,因弯管截面的椭圆化和塑性屈服,轴向压缩位移很容易使跨接管发生整体压缩失效;当裂纹较大时,因为裂纹韧带区的高应力效应,跨接管会在整体压缩失效之前达到极限状态;最终失效模式取决于裂纹的位置及大小。     

联合效用理论与风险量化的防波堤决策模型研究

回顾和总结了当前防波堤项目的决策模型,介绍了效用理论的起源、发展和理论基础,提出了效用理论结合防波堤风险量化方法的新型风险决策模型.以某直立式防波堤的优化设计为例,将防波堤滑移失效概率、防波堤尺度、生命周期内的风险损失和预期收益、决策者风险态度等量化指标纳入决策系统,比较了费用最小化、费用-收益权衡和效用三种决策模型,探讨了优化设计重现期的确定.结果表明,决策者的风险态度将极大地影响防波堤方案的选择,而费用-收益模型实质上是效用模型的一种特殊情况,这凸显了效用模型的包容性和合理性.     

结构系统可靠性计算的方向概率法

通过随机空间的映射变换,将多个失效模式的失效面统一变换到随机独立的标准正态空间(Gauss空间)内,利用该空间球坐标沿其径向的X^2分布特性,计算系统失效域上的失效概率。由于无需进行模式间相关性的近似分析,因而提高了系统失效概率的计算精度。两种结构的可靠性分析算例表明,该方法实用性强,操作性好,精度较高,对于有高度非线性失效面方程的可靠性计算问题亦有很强的适应性。     

张力腿平台局部节点强度可靠度分析方法

局部节点可靠度分析对张力腿平台(TLP)整体安全性评估具有重要意义。提出了一个TLP平台局部节点可靠度的分析方法,首先对TLP平台整体进行分析,统计局部节点各种失效模式并得到典型失效模式及对应的典型荷载工况;然后应用改进的子模型技术对TLP平台局部节点进行极限承载能力分析,确定了局部节点在典型荷载工况下的极限承载力;对局部节点极限承载力及南海某区域的波浪荷载进行统计分析,得到其概率统计特性;在此基础上计算了TLP平台局部节点对应典型失效模式下的可靠度指标。通过算例分析表明,该TLP平台各节点可靠度指标值均大于3.1;立柱与浮箱连接节点在不同荷载工况下失效模式不同,而立柱与甲板连接节点易发生管交汇处剪切破坏。为TLP平台的安全性评估提供了一种有效的分析方法,具有一定的理论价值及实用价值。     

海洋和海岸工程可靠度分析的几个问题

研究可靠度分析中的几个重要问题：１．直接求解非高斯过程、具有不同相关性的多变量情况下的结构失效概率问题；２．荷载的不确定性分析及其订正；３．荷载的相关性对结构失效概率的影响及灵敏度分析．作为实例对直立堤和导管架平台进行计算．     

海洋平台结构系统可靠性分析

本文研究了对三维模型的导管架平台结构系统可靠性评估方法。在极值载荷条件下，分别以极限冲剪应力及屈曲临界应力作为管节点及杆件的极限强度，采用增量载荷法建立失效模式安全余量方程。同时研究了求取结构系统主要失效模式的自动算法及计算系统失效概率的方法。作为一个算例，运用作者开发的计算机程序，对一固定式导管架平台进行了可靠性分析，验证了本文方法对开展三维模型平台结构系统可靠性评估是可行的。     

循环荷载下半圆堤整体稳定性计算方法研究

针对圆弧滑动面法已无法准确判断土体强度发生弱化后半圆堤整体稳定性问题,建立基于循环强度结合D-P屈服准则的拟静力有限元模型来分析半圆堤整体稳定性。分析荷载破坏包络线的变化趋势,给出提高半圆堤整体稳定性的工程建议。并在有限元数值分析结果基础上,对变量进行无量纲化,通过优化分析进行非线性拟合归一得出描述半圆堤整体稳定性的极限状态方程。以长江口深水航道治理二期工程为例,结果表明简化计算方法是可靠的,可供工程设计借鉴和使用。     

Risk Assessment of Vertical Breakwaters -A Case Study in Turkey

In the reliability-risk assessment, the second order reliability index (βⅡ ) method and the Conditional Expectation Monte Carlo (CEMC) simulation are interrelated as a new Level Ⅲ approach for the analysis of the safety level of the Dalaman yacht harbor vertical wall breakwater in Turkey. The missing wave data of the Dalaman measurement station are hindcasted by use of multi-layer feed-forward neural networks with the steepest descent and conjugate gradient algorithms. The structural failure probabilities of sliding and overturning failure modes are forecasted by approximation of the failure sur-face with a second-degree polynomial of an equal curvature at the design point. in the new approach, for each randomly generated load and tide combination, the joint failure probability reflects both the occurrence probability of loading condition and the structural failure risk at the limit state. The approach can be applied to risk assessment of vertical breakwaters in short CPU durations of portable comput     

防波堤的人工神经网络Monte Carlo法可靠性分析

防波堤建设费用巨大,且一旦遭到破坏,后果甚为严重,因此,如何准确地计算防波堤的可靠性意义重大.随着人工神经网络理论的快速发展,人工神经网络方法在结构可靠性分析中的应用逐渐得到重视.基于神经网络的Monte Carlo法计算直立式防波堤的可靠性,概率意义明确.以秦皇岛典型直立堤为算例,采用基于神经网络的Monte Carlo法对直立式防波堤进行可靠性分析时,将直立堤滑动破坏和倾覆破坏的极限状态方程中的所有参数均作为变量处理,并将计算结果与Monte Carlo模拟的直接抽样法、重要抽样法以及独立变量JC法的计算结果进行对比.结果表明:基于神经网络的Monte Carlo法和Monte Carlo模拟的直接抽样法、重要抽样法计算结果相近,而比独立变量JC法的计算结果略低.     

软土地基沉箱防波堤失稳模式及稳定性分析方法

针对现阶段深水软黏土地基防波堤建设的设计理论和稳定性分析方法尚不成熟,结合实际工程,采用三维弹塑性有限元数值分析方法,研究在水平或竖直单一方向荷载以及复合加载条件下软黏土地基上沉箱防波堤的失稳模式,提出破坏包络线的稳定性判别方法。在波浪水平荷载作用下,深水软基上沉箱防波堤发生倾覆失稳破坏,失稳转动点为沉箱底面以下中轴线偏右的某点,不同于规范中规定的岩石或砂质地基沉箱倾覆转动点为其后踵点;在重力等竖向荷载作用下,沉箱的失稳模式为结构整体下陷,抛石基床及地基形成连贯的塑性区域,呈现较明显地冲剪破坏形式;在水平、竖向复合荷载作用下,软基上沉箱防波堤的破坏包络线由结构倾覆破坏线和地基承载力破坏线组成,包络线将荷载组合区分成稳定区、仅发生水平承载力不足倾覆破坏区、仅发生地基竖向承载力不足破坏区、同时发生水平承载力和地基竖向承载力不足破坏区4个区域。研究成果为深水软基沉箱防波堤建设提供参考和借鉴。     

Risk Analysis of Breakwater Caisson Under Wave Attack Using Load Surface Approximation

A new load surface based approach to the reliability analysis of caisson-type breakwater is proposed. Uncertainties of the horizontal and vertical wave loads acting on breakwater are considered by using the so-called load surfaces, which can be estimated as functions of wave height, water level, and so on. Then, the first-order reliability method（FORM） can be applied to determine the probability of failure under the wave action. In this way, the reliability analysis of breakwaters with uncertainties both in wave height and in water level is possible. Moreover, the uncertainty in wave breaking can be taken into account by considering a random variable for wave height ratio which relates the significant wave height to the maximum wave height. The proposed approach is applied numerically to the reliability analysis of caisson breakwater under wave attack that may undergo partial or full wave breaking.     

A Study on Some Causes of Rubble Mound Breakwater Failure

- Rubble mound breakwater, one of the protection structures, has been widely used in coastal and port engineering. Block stones were first used as its armor layer, and its use was limited to shallow sea areas where there is no large waves. Since the specially-shaped armor unit was developed, the rubble mound breakwater has become the main sort of the protection structures, which can be used in deep water zones where storm sometimes occurs. Owing to severe and complex surrounding conditions, the rubble mound breakwater failure sometimes occurs, thus the study on the causes of failure is of great importance. In the present study some breakwater failures at home and abroad are illustrated and the causes of failure are investigated from the point of view of design, test, construction and maintenance.     

防波堤损坏特点与其成因的关系

利用日本《被灾防波堤集览》、葡萄牙锡尼斯防波堤、日本六小河原港防波堤、中国大连渔港、台湾基隆港等61件典型损坏案例及其它参考文献所涉及的140余件案例,讨论了防波堤损坏平面形态与断面部位的特征。根据防波堤损坏特点,从波浪水动力学特性、结构、地基和施工多方面分析了损坏原因与损坏特性之间的关系,从而深化对防波堤工作机理的认识。     

深水斜坡堤破坏致因分析及修复方案研究

以沿海某船厂防波堤破坏为背景,通过总结深水防波堤的设计方法,对比新、老防波堤规范关于深水防波堤不同的要求,在分析该船厂防波堤破坏原因的基础上,提出修复设计方案,并通过物理模型试验验证,对该方案进行优化。