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地震作用下牵索塔海洋平台动力特性分析

陈春磊  
【摘要】:随着世界经济的快速发展,人们对石油资源的需求也迅速的增加,在陆地石油资源开采的同时,国家也在积极的对我国南海石油进行开发,而其他各国也从未停止对海洋石油的开发与利用。我国南海石油资源主要分布在水深200m至500m的海域,在海洋平台的发展过程中,牵索塔式海洋平台从经济性、安全性等各方面均适宜在此深度海域进行石油开采,因此牵索塔平台的研究就显得尤为重要。南海位于多发地震区,由于海洋平台自身造价比较高昂,地震时如果受到损坏而停产,不仅造成巨大经济损失,还易于导致严重的次生灾害。与陆地结构不同,海洋结构在地震过程中需考虑地震过程中流体对结构的作用。 本文利用ANSYS有限元对位于南海中牵索塔式海洋平台在水平地震作用下的分析。主要内容包括: 1.桁架式模型及梁式模型的有限元建立 运用大型有限元软件ANSYS单元库中提供的Pipe59、Link10、Mass21等单元分别建立桁架式牵索塔式海洋平台模型及三维梁式模型,并对系泊索找形。 2.三维等效梁式模型及桁架式模型的有限元验证 利用刚度等效的方法建立牵索塔式海洋平台的等效梁式模型,并通过静风荷载,最不利工作荷载及地震作用下动力特性分析验证梁式模型及桁架式模型在静力、整体稳定性、动力特性上的等效性。 3.分析模型仅在地震作用下及海洋环境中的地震作用下区别 对模型在单独地震作用下及海洋环境中地震作用下各节点的位移、加速度进行分析及对比,两者相差较大,尤其对人们生活,作业所处的平台顶点处影响最大。得到海洋环境对地震作用下的平台不可忽略的结论。 4.不同索-塔连接形式的模型在地震作用下的分析对比 按照我国《建筑抗震设计规范》要求,选取El-Centro波、人工波及Taft波对不同索-塔连接形式的模型进行地震波作用下结构的对比分析,得到模型在索-塔连接形式变化过程中位移、加速度内力的变化规律。


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