地震作用下的导管架海洋平台结构动力优化设计研究

把导管架海洋平台看作钢框架结构，并把优化方法用于结构的抗震设计中；以结构的总重量最小为优化目标，导管的平均直径和壁厚作为设计变量，考虑强度、刚度和稳定等约束条件。通过渤海BZ28—1油田储油平台为例进行了计算，计算结果表明，此方法对海洋平台的设计具有一定的参考意义。     

考虑随机波浪载荷的导管架平台结构优化设计

研究海洋平台适应恶劣海况的设计理论,应用ANSYS软件对位于渤海湾的CII导管架海洋平台进行动力分析,得到CII平台基本动力学参数和在随机波浪载荷作用下的动力响应。CII平台是以管件为主的空间框架结构,将管件外径作为固定约束,以其壁厚作为设计变量,考虑刚度、强度和稳定性等约束条件,以结构的总重量为优化目标,对平台进行构件尺寸的优化设计,计算结果表明目标函数值比原设计减小4．33％,经济效益明显。此研究方法对近海导管架海洋平台的结构设计具有实际参考价值。     

海洋导管架平台优化中灵敏度分析的解析方法

基于杆件有限单元法和海洋导管架平台的结构特点，提出了一种导管架平台灵敏度分析的简化解析方法，给出了灵敏度分析的解析公式，指出可以在结构有限元分析的同时采用此解析方法进行灵敏度分析，相对有限差分法和半解析方法能够在很大程度上提高计算精度，减少结构重分析的次数，利用编制的灵敏度分析计算程序，对渤海BZ28－1油田储油平台进行了灵敏度验算，证明了该方法的有效性和可行性。     

海洋导管架平台的极限强度分析

海洋导管架平台的极限分析是一项较新的研究课题，随着海上采油事业的飞速发展，它已越来越受到海洋工程设计及维修部门的重视。其研究成果不仅能用于设计结构的应力校核，尚可用于现有平台结构的整体安全估算。本文利用非线性模拟技术及线性分析程序的完美结合。成功地分析计算了受集中哉茶作用的空间框架结构，及受静载荷和环境载荷作用下的真实导管架平台极限强度。     

考虑结构-桩-土相互作用的导管架平台优化设计

首先建立了多设计准则、多约束条件的面向结构-桩-土相互作用的导管架海洋平台优化设计模型,然后给出了此模型与结构分析软件及优化算法软件相结合进行优化设计的方法,并以胜利油田埕北11#井单井采油平台为例进行优化设计.结果显示所建模型既不依赖于优化算法,也不依赖于初始设计值,目标函数值均收敛于同一极小值且收敛速度较快、减小幅度可观,从而说明了此模型的合理性.     

海洋导管架平台抗震可靠性分析方法

以渤海湾的两座典型海洋导管架平台为研究对象,运用非线性逐步破坏分析方法,提出了在环境荷载作用下海洋导管架平台结构抗震可靠性的分析方法,并计算了相应的可靠度.计算与分析结果表明,本例的海洋导管架平台的抗震可靠度较大,即失效概率很小,而且该分析方法是一种较为简单、实用和可靠的分析方法.     

南海某导管架海洋平台倒塌分析

针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析,确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法,考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用,利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型,并用逐步加载的方式,对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明,该导管架平台极限强度很高,具有较大的安全裕度;导管架倒塌过程呈逐步破坏形式,先是撑杆屈服,造成局部结构破坏,然后是钢桩发生屈服,降低结构承载力,最后节点逐步失效,造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理,给出了倒塌分析的可行方法和步骤。     

导管架平台健康监测中的信号处理技术

振动信号处理技术能够提取反映结构健康的特征信息,在导管架平台健康监测中发挥了重要作用。为了给导管架平台健康监测与振动特征提取的发展提供借鉴和指导,文中对导管架平台特征提取中常用的信号处理方法:傅里叶变换、小波变换和希尔伯特-黄(Hilbert-Huang)变换进行了综述,系统总结了它们的基本理论、适用范围、优缺点以及在导管架平台健康监测中的应用情况。文中发现傅里叶变换方法简单、适用性强,对于平稳信号有很好的处理效果;小波变换和希尔伯特-黄变换能很好地提取非平稳信号的时频特性,在导管架平台健康监测与特征提取中应用广泛。同时,随着人工智能算法的快速发展,未来的发展中,可以进行信号处理方法与人工智能算法的结合使用,以期获得更好的信号处理效果。     

大型导管架吊点分步离散优化设计

导管架吊点的设计是关系导管架起吊安全的重要环节.针对大型导管架吊点结构特点,利用有限元法和优化技术,提出了分步离散优化设计方法.在建立吊点有限元模型和给定边界条件的基础上,按线性静力分析,将吊点设计分为选型和板厚优化两个步骤.在吊点选型过程中,以最少板数为优化目标;在吊点板厚优化过程中,以综合最小板厚为优化目标.该方法不仅是大型导管架吊点优化设计的通用有效方法,而且同样适用于其它类似的工程问题.     

导管架海洋平台沉降监控

导管架海洋平台在长期使用中存在着桩基础沉降的问题。海上固定式结构物由于在海面上很难找到固定的参考点,因此很难采用常规土木工程中的沉降测量方法对沉降问题进行测量。根据土壤的压缩性质以及桩基沉降给平台带来的危害程度,制定了沉降的三级监控方法。通过对平台上部总荷载、单桩荷载以及不均匀沉降的监测来监控平台的沉降情况,并在渤海某平台上进行了实际应用。通过采用光纤光栅等先进的监测手段以及合理的监测方案,实现了导管架平台沉降的三级监控,实际应用效果良好。     

Inverse vibration technique for structural health monitoring of offshore jacket platforms

In this paper a new approach is introduced for structural health monitoring of offshore jacket platforms. The procedure uses the measured ambient vibration responses and the corresponding readable natural frequencies and mode shapes of the structural system. Since offshore platforms are composed of heavy topsides supported by jacket structures, participation of the first mode is dominant in each direction in the response of the structure under field excitations. Moreover, ambient vibrations such as wave loads and boat impacts only excite the first modes of the structure. Therefore, it is difficult to find higher modes and the pertinent frequencies by use of accelerometers data. The introduced innovative method in this research uses the first few fundamental frequencies and mode shapes of the structure. The algorithm employs the inverse vibration technique to develop a simple two and three dimensional reference model for monitoring health of the structure. To show the efficiency of the proposed procedure, a case study is carried out on the models of a jacket-type platform in the Persian Gulf, namely SPD2. Finally, an uncertainty analysis is performed, due to the existence of noises and uncertainties in input data collected by accelerometers. Results indicate that the proposed method has the ability to detect the induced damages by a high level of accuracy considering probable sources of error.