7 海洋平台设计.pptVIP

⑵飞溅区：平均水位以下至水线以上1.5～2.5的这个距离。 溶解在水中的空气可以显著的增加腐蚀的速度，溶解的空气引起近海面的金属表面的腐蚀较距水面较深处的表面跟为严重。 防护方法： ①减少该区域的钢材表面积； ②采用不腐的包覆层； ⑶大气区：飞溅区以上的区域。 大气区是腐蚀速度最低的区域。一般采用涂层方法防护。 6.生物腐蚀： 各种腐蚀过程引起的金属损坏是活的微生物新陈代谢的结果。 7.应力腐蚀： 是在拉伸应力和腐蚀环境的综合作用下使金属产生裂纹。 8.腐蚀疲劳： 由于腐蚀介质的存在，引起金属耐疲劳性能的降低。 2.平台结构的强度分析方法 ⑴分析方法 ①设计波法： 又称确定性法，是以100年一遇的规则波作为 设计波，然后计算作用在平台上的使用载荷和环境载荷以及在这些载荷作用下的构件应力，并根据规范的强度衡准，校核平台的结构安全性。 ②设计谱法： 又称随机性法，考虑了实际海面的随机性和 不规则性。 实际的海面可以看作是由各个不同周期不同波高的成分波组成，这些波浪可以用能量谱来描述。然后按照概率论的谱分析方法，可以求得平台在不规则波中的结构响应。即在线性叠加原理的假设下，把平台在不规则波中的响应看作是由各个规则成分波所引起的相应的总和。 ⑵两种方法的优缺点： ①设计波法的优点是计算简单，可以采用高阶波浪理论，能够记入海流的影响，波浪的非线性成分较容易处理；缺点是没有反映平台在实际海面上受到载荷的随机性。 ②设计谱法的优点是能够较好的描述平台在不规则波中的响应特性；其缺点是波浪力及锚泊力的非线性问题很难直接考虑，尤其是对恶劣海况时的波浪的非线性问题更为突出，通常都要近似地做线性化处理，此方法更复杂，计算工作量也大得多。 §4.2设计中应考虑的几个问题 1.空气隙 在上层模块的最低甲板至海浪高度之间的空隙，又称为波浪余度。设计时一般取为设计波高的10％，最小值1.5m 。 空气隙对平台整体的安全性是至关重要的。对重力式平台而言，过低的甲板高度会引起局部损伤，对导管架平台，如果波浪打在甲板上，这时作用于水下结构的水动力及甲板上的曳力会联合作用产生倾覆力矩。 2.偶然性损伤事故防护： 海洋工程结构物的设计必须考虑系统停靠船舶 的偶然性碰撞，生产过程中偶然失落的管件、零件都会造成桩腿、撑杆等钢结构的破损，使整体强度降低，施工过程中下落的零件垃圾又会加速水下钢构件的腐蚀过程。 为防止事故发生，针对不同的结构科采取不同 的措施，如单点系泊装置，可在水面附近设防撞装置， 装设屏蔽区和局部加强结构的防护系统。立管要远离供应船的系泊位置，远离吊车，以防物体下落砸伤。 3.便于检修： 所有构件都应便于检修，否则，设计时应考 虑增加强度和使用寿命。 §4.3设计载荷 1.环境载荷 指由风、海浪、海流、海冰、水温及气温、潮汐、地震等自然环境引起的载荷，主要有风载荷、波浪载荷、流冰载荷、地震载荷等。这些载荷可根据平台的设计环境条件进行计算，在设计时取风、浪重现期不小于50年。 2.使用载荷 平台在使用期间，除环境载荷以外的其他载荷。包括固定载荷和活载荷。 固定载荷是指作用在平台上的不变载荷，如设备自重，附属结构重量，固定不变的机械设备管线重量和作用于平台水下部分的浮力等。 活载荷则是指与平台使用有关的载荷，分为可变载荷和动力载荷。可变载荷包括人员及其生活必需品的重量等； 动力载荷包括动力机械和设备运转时所引起的周期性载荷，平台钻井起下钻作业、吊机起重、船舶停靠及直升飞机降落等引起的冲击载荷。 3.施工载荷： 平台在建造及海上吊运安装过程中所承受的载荷。这些载荷会使一些构件产生瞬时的高应力。因此，尽管这些载荷不是结构设计的控制载荷，通常也需校核这些载荷对平台结构所产生的影响。 4.环境载荷的计算 环境载荷是平台结构设计的控制载荷，由于受到环境条件等因素的影响，计算比较复杂。 1)作用在构件上的风力 式中，P——风压，P＝0.613V2（Pa） V——设计风速 （m/s） S——平台在正浮或倾斜状态时，受风表面的正投影面积（m 2 ） Ch和CS分别为高度系数和构件形状系数。 2）波浪载荷 计算物体上的波浪载荷，首先应该根据设计波高、周期、构件所处水深以及构件尺度与波长之比D/λ选定适用的波浪理论。 一般波浪诱导载荷可以分为三种：曳力、惯性 力和绕射力。 曳力：由于物体造成水流的扰动引起的； 惯性力：⑴ 由于入射波压力场引起的作用力； ⑵ 由于水惯性力引起的附加质量力； 绕射力：由于考虑物体的作用，而使波浪发生绕射时引起的作用力。 对于小尺度构件，波浪的曳力和惯性力是主要分量；对于大尺度构件波浪的惯性力和绕射力是主要分量。 Morison公式的表达式为： ⑴垂直柱体在水平方向单位长度上受到的波浪力为： ⑵波浪与流联合作用于垂直柱时在水平方向单位长度上受到的力为