可持续发展工程结构全寿命周期设计理论体系研究

以结构全寿命周期为研究时域,运用结构全寿命设计的新理念,构架了工程结构全寿命设计的目标体系,并从目标体系出发,结合工程结构的特点,分析了设计中结构性能、成本、使用寿命的内涵及相互关系。在综合众多影响因素的基础上,构建了工程结构全寿命周期设计理论的研究框架,确定了工程结构性能指标、经济指标及时间指标在全寿命设计理论体系中的核心地位,提出了基于性能设计的耐久性极限状态设计新理念,并分析了性能极限状态所具有的特点。     

单点系泊海洋导管架平台结构体系可靠性分析

采用非线性逐步倒塌分析方法,考虑桩-土-结构的非线性相互作用,研究了单点系泊海洋导管架平台在极端荷载作用下的承载能力计算模型,在此基础上结合蒙特卡洛随机抽样法,提出了单点系泊海洋导管架平台结构体系可靠度计算方法。最后对工程实例BZ28-1SPM单点系?白海洋导管架平台结构在20年设计基准期和50年重现期进行了体系可靠性分析：研究结果表明：用50年重现期的环境荷载参数来进行BZ28-1SPM单点系泊海洋导管架平台结构的设计是合理的;在环境荷载中起主导作用的是由波浪引起的系泊力;在海洋平台结构的设计及对已服役平台结构的评估中运用体系可靠度理论,可以为海洋平台结构的设计、维护和评估提供理论依据。     

深水半潜式平台结构关键节点疲劳破坏机理试验研究

深水半潜式平台结构在深海环境荷载及作业动荷载的作用下容易产生疲劳损伤累积,加速疲劳裂纹扩展,导致结构发生疲劳破坏。对深水半潜式平台横撑部位的两类关键节点进行了疲劳试验研究,分析了关键节点的疲劳破坏现象、疲劳破坏过程以及疲劳裂纹扩展规律。试验结果表明:应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算关键节点的疲劳寿命低于试验所得的疲劳寿命,说明应用规范给出的裂纹扩展模型和参数估算节点的疲劳寿命比较安全;根据疲劳试验结果建立的关键节点的S-N曲线参数与DNV规范给出的较为吻合;关键节点焊趾处的ε-N关系曲线可以反映出关键节点疲劳破坏的三个阶段破坏规律。研究结果为有效地预测平台结构关键节点的疲劳损伤程度,及时进行维修加固延长结构的使用寿命提供参考。     

Analysis on Buckling Performance of Submarine Pipelines During Deepwater Pipe-Laying Operation

Pipes inevitably encounter high ambient pressure and bending moment during the deepwater pipe-laying process,which can lead to elliptical buckling and even deterioration failure.For the safety of pipe-laying operation,available formalas for the pipe stability are established on the basis of the assumption of uniform deformation along the tube length and symmetrical buckling.This method can predict the nonlinear rcsponse of elliptical collapse of steel circular tubes for different ratios of diameter to thickness (D/t) under pure bending or combined bending and external pressure.In these formulas,the strain-displacement relationship is deduced from the nonlinear ring theory,and the Ramberg-Osgood constitutive model is applied to simulate the inelastic material behavior.Meanwhile,the principle of virtual work is adopted to derive the equilibrium equations.A set of equations is solved by the Newton-Raphson method,and the iterative scheme contains nested iteration for the constitutive relation.In order to check the effectiveness of this theoretical method,illustrative examples are presented in this paper.Besides,the numerical simulation is carried out by use of ANSYS.A comparison of the results shows that the theoretical method can provide reasonable prediction for engineering practice.     

Reliability-Based Load and Resistance Factors Design for Offshore Jacket Platforms in the Bohai Bay: Calibration on Design Factors

For the fulfillment of the probability-based structural design for the offshore jacket platforms in the Bohai Bay, the design factors of loads, resistance and load combinations are much necessary to be calibrated according to the proposed target reliability index. Firstly, the limit states function for the offshore jacket platforms is introduced. Then, four approaches to calibrate the factors of load and resistance are presented and compared. Afterwards, the methods to calibrate the load combination factors are developed. Finally, the factors of load, resistance and load combination for the offshore jacket platforms in the Bohai Bay are calibrated and the corresponding design formulae are recommended. The results are proved to be rational in practice, and also illustrate that the proposed target reliability index for offshore jacket platforms in the Bohai Bay is also appropriate.     

基于压磁效应的锈蚀钢筋应力状态检测试验研究

钢筋锈蚀是严重威胁结构安全的耐久性问题,基于压磁效应,研究均匀锈蚀和坑蚀两种锈蚀钢筋的应力状态与压磁场变化的关系。首先,采用通电加速锈蚀方法进行钢筋均匀锈蚀和点蚀试验;然后,通过轴向拉伸静载试验和疲劳加载试验,分析锈蚀钢筋的压磁信号特征。试验结果显示,磁感强度与钢筋应力状态之间具有较好的对应关系,屈服阶段不同锈蚀率下的钢筋磁感强度曲线有较明显区别,疲劳荷载作用下锈蚀钢筋的法向残余磁感强度和磁滞回环面积均呈现疲劳三阶段变化规律,可进一步运用于钢筋应力状态的检测中。     

海港码头混凝土结构干湿交替区域氯离子侵蚀规律研究

基于对乍浦港混凝土结构现场检测数据,分析干湿交替区域氯离子侵蚀状况存在差异的原因,建立表面氯离子浓度和扩散系数随高程、季节、材料、及服役时间的关系,提出基于海域气象条件推定扩散模型统计参数的经验计算公式,并根据设计潮位确定氯离子严重侵蚀区域范围,可为耐久性设计和维护提供理论依据。     

海上升压站在靠船工况下振动舒适性研究

国内外海上风电开发正逐渐走向成熟阶段,但早期的工程设计对海上升压站在靠船工况下的振动舒适性关注不够,相关的规范体系或可依据的准则也没有建立。针对实践中出现的这一问题,以位于江苏海域的某典型海上升压站结构为对象,进行了船舶碰撞工况下的动力数值模拟,分析了不同碰撞位置对结构响应的影响,以及上部组块不同区域的响应分布情况,并提出了改善舒适性的建议。     

一种新的模拟潮差区混凝土受氯盐侵蚀试验方法

针对目前实验室内模拟潮差区混凝土受氯盐侵蚀干湿循环试验方法中存在的难点,提出了一种新的海洋潮汐环境的室内模拟试验方法。以实际码头工程为参照,设计了相应的室内模拟试验,通过对现场混凝土墙及室内混凝土试件的取样分析从浸润时间比的角度讨论了两者之间的相关性。试验结果证明该模拟试验方法能有效模拟混凝土结构在实际海洋潮汐环境下的氯盐侵蚀情况。     

海洋导管架平台随机响应混合分析方法

采用将结构的解析分析和数值求解方法相结合的固定式海洋平台随机响应混合求解方法，考虑波浪－结构相互作用和基于最小二乘法原理的非线性曳力的影响。采取两个步骤，第一步进行与结构有关的特征值分析；第二基于谱方程进行响应估计，进行海洋平台的线性和非线性数值分析。