【正文】 第五部分對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)研究中存在的問題，和對(duì)未來前景的展望。如何構(gòu)建安全的海洋平臺(tái)，避免海洋平臺(tái)的斷裂、失控等重大事件的發(fā)生，最大限度地發(fā)揮結(jié)構(gòu)潛 能，延長平臺(tái)的使用壽命，這是很多業(yè)主非常關(guān)心和重視的，這也是很多海洋平臺(tái)工作者關(guān)注的重點(diǎn)工作。海洋平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，平臺(tái)建設(shè)必須確保安全可靠，避免事故的發(fā)生。面對(duì)海洋平臺(tái)防護(hù)給人類和社會(huì)帶來的慘痛的教訓(xùn)，我們不得不加倍地投資和努力去研究海洋平臺(tái)，找出其中的關(guān)鍵問題，提高海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、維護(hù)和安全，確保人類得到更加安全的防護(hù)。他們對(duì)于 斷裂力學(xué)方法的運(yùn)用，使海洋平臺(tái)用鋼的疲勞裂紋擴(kuò)展可以很好的得到掌握，并且對(duì)裂紋擴(kuò)展曲線取得了相關(guān)的數(shù)據(jù)效 果分析。為了使海洋平臺(tái)防護(hù)建設(shè)的昂貴的費(fèi)用可以積極的發(fā)揮安全長期地運(yùn)營，很多的專家和學(xué)者對(duì)海洋平臺(tái)諸多方面進(jìn)行了研究，并且設(shè)計(jì)了很多種平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)。 （ 1985）通過對(duì)海洋平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)的研究，提出了自升式防護(hù)平臺(tái)，他對(duì)深水惡劣的環(huán)境進(jìn)行了分析，指出了深水處的動(dòng)力響應(yīng)，他通過計(jì)算指出了動(dòng)力響應(yīng)的不確定性，這些不確定性主要與波峰模型、 Morison 公式和阻尼三者有著重要的關(guān)系。 面對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)和建設(shè)的眾多困難，我們應(yīng)該一方面積極開發(fā)主要設(shè)施的建設(shè)，同時(shí)面對(duì)海洋惡劣環(huán)境，必須對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，制定一 套安全保證保障技術(shù)。因此，應(yīng)該對(duì)現(xiàn)在的海洋平臺(tái)進(jìn)行優(yōu)化，將先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中去，不過，海洋平臺(tái)作為多功能的結(jié)構(gòu)體系，其優(yōu)化設(shè)計(jì)面臨諸多困難，主要表現(xiàn)在 : 1. 海洋環(huán)境荷載多樣，存在隨機(jī)特性 海洋環(huán)境荷載包括海風(fēng)、海浪、海流、海冰和地震等眾多的荷載，以及海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)自身的變形，船舶的撞擊和溫度的影響。由于結(jié)構(gòu)本身的原因， CII 平臺(tái)投產(chǎn)后不久，生活平臺(tái)的振動(dòng)問題逐漸暴露了出來，特別是在冬季風(fēng)浪較大時(shí)，其劇烈的振動(dòng)令平臺(tái)上的工作人員感到不安，擔(dān)心 平臺(tái)疲勞累積而損壞。之間，面積約 1080 萬 km2。由于 90%以上的深海區(qū)至今尚未進(jìn)行過詳細(xì)勘查，其資源儲(chǔ)量也無精確計(jì)算，目前只是一些粗略估計(jì)。 關(guān)于海底沉積區(qū)石油和天然氣儲(chǔ)量，由于勘探程度低，目前只有各種預(yù)測(cè)，實(shí)際探明儲(chǔ)量并不多。 The second method is to enhance the vibration control of offshore platform structures, but such measures are difficult to cope with the harsh marine environment, in the implementation process, it is difficult to be implemented?？茖W(xué)合理的設(shè)置抗震 平臺(tái)，如何采取有效的措施對(duì)海洋平臺(tái)振動(dòng)進(jìn)行有效的控制己經(jīng)成為當(dāng)前很多專家學(xué)者和海洋工作者關(guān)注的問題。海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)是海洋資源開發(fā)和海上作業(yè)的基礎(chǔ)性設(shè)施，隨著海上活動(dòng)的越來越多，海上作業(yè)振動(dòng)對(duì)海洋平臺(tái)的威脅越來越大。 particularly when pared with landbased structures, which are very plex and harsh environmental conditions, wind, wave, current, and the bined effects of ice, but also subjected to typhoons and earthquakes, extreme Load threats. So how to reduce the environmental load platform vibration of the growing importance of the vibration control of offshore platforms has bee a platform to extend the fatigue life, improve platform reliability, platform staff to improve an important means of fort. Offshore platform structure is a marine resource development and basic facilities, offshore operations, offshore activities, as more and more vibration on the offshore platform offshore operations growing threat. Set the scientific and rational seismic platform, how to take effective measures on the marine platform for effective vibration control has bee a lot of experts, scholars and the concerns of the marine workers. Decreasing the vibration response of offshore platform, there are three main measures: First, by increasing the overall stiffness of offshore platform structures, so that the hardware reinforcement, can improve the shock resistance of marine, offshore platform to improve safety measures, but this higher cost will increase the construction of offshore platforms economic needs。據(jù)美國 統(tǒng)計(jì)，全世界有油氣遠(yuǎn)景的沉積盆地面積 萬 km2，其中位于海底區(qū)域的約 萬 km2，占 34%。在 20206000m 水深的區(qū)域，蘊(yùn)藏著豐富的礦產(chǎn)資源，包括多金屬結(jié)核，熱液礦床和鈷結(jié)殼。 180176。 防護(hù)方案以 CII 平臺(tái)為對(duì)象來進(jìn)行分析， CII 平臺(tái)位于渤海灣南部、萊州灣西北部中淺海海域，離海岸約 10 公里，是我國淺海油氣生產(chǎn)重要設(shè)施之一，其造價(jià)超 4 億人民幣，建成、投產(chǎn)以來，年產(chǎn)原油近百萬噸、氣三十萬方。 眾所周知，海洋環(huán)境十分惡劣，海洋環(huán)境存在很 多的不確定性因素，這些因素對(duì)于海洋平臺(tái)的安全性有著十分重要的作用，如果在設(shè)計(jì)過程中，還是按照傳統(tǒng)的確定性去設(shè)計(jì)分析，那么海洋平臺(tái)就會(huì)出現(xiàn)無法勝任的局面。 7. 海洋平臺(tái)約束條件較多 海洋平臺(tái)即面臨著同一類約束，比如應(yīng)力的約束，應(yīng)力約束雖然是局部性約束，表達(dá)式簡單，但是它涉及到的種類較多、數(shù)目過大，處理起來也十分復(fù)雜，再如樁基橫向承載力約束時(shí)，它的表達(dá)較難，不能顯式，在樁基變形連續(xù)點(diǎn)處理樁基橫向承載力約束更困難，它面臨眾多的約束項(xiàng)，這些因素就給海洋平臺(tái)的優(yōu)化求解帶來了一定的難度，因此，如何有效優(yōu)化海洋平臺(tái)，就變得的十分困難了。 Dario Botte（ 1997）對(duì)于海洋平臺(tái)波浪響應(yīng)也進(jìn)行了研究，他在分析了海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)在非線性時(shí)域內(nèi)的響應(yīng)基礎(chǔ)上，通過建立 ANSYS 非線性有限元模型，來計(jì)算平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度和剩余強(qiáng) 度。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 趙德廷 [1998]針對(duì)海洋防護(hù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)提出，海洋平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)是載荷、抗力和風(fēng)險(xiǎn)的安全保護(hù)系統(tǒng)，它具有相對(duì)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、實(shí)踐中由于矛盾比較集中，承擔(dān)的壓力比較突出，因而建設(shè)過程中，各種結(jié)構(gòu)失效經(jīng)常發(fā)生，造成海洋平臺(tái)事故嚴(yán)重。 張延宏、柳春圖（ 1990）運(yùn)用斷裂力學(xué)理論對(duì)海洋平臺(tái)防護(hù)進(jìn)行了分析研究，提出了海洋平臺(tái) T 型管節(jié)點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度相關(guān)的因素，并指出了對(duì)裂紋擴(kuò)展數(shù)據(jù)的處理方法。海洋平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)中，如果結(jié)構(gòu)的某一部分失效，就有可能造成整個(gè)平臺(tái)的倒塌，造成很多人員和財(cái)產(chǎn)的重大損失，國內(nèi)外發(fā)生了很多的海洋平臺(tái)事故，造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響 。 在實(shí)踐過程中，為了構(gòu)建健康安全的海洋平臺(tái)，需要投資 昂貴的費(fèi)用。海洋平臺(tái)構(gòu)建，要考慮到服役的各個(gè)階段的特點(diǎn)，避免裂紋的出現(xiàn)威脅著平臺(tái)的安全和繼續(xù)作業(yè)。這個(gè)部分首先提出海洋平臺(tái)防護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)建，然后是 建模計(jì)算。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 7 第 2 章 海洋平臺(tái)相關(guān)概念概論 海洋平臺(tái)的定義 二十一世紀(jì)是海洋科學(xué)不斷飛速發(fā)展的年代，在這個(gè)能源問題成為全球矚目問題的年代，海洋資源的開發(fā)利用是一項(xiàng)海洋工程。 隨著海洋科學(xué)的快速發(fā)展，海洋開發(fā)也不斷深入，海洋平臺(tái)就是伴隨著海洋開發(fā)和利用而產(chǎn)生的，它是海洋工程的一部分。面對(duì)海洋平臺(tái)作業(yè)環(huán)境惡劣，應(yīng)該充分考慮工作人員和財(cái) 產(chǎn)的安全，建設(shè)中確保它的安全可靠。在軟土地基上應(yīng)用較多的一種樁基平臺(tái)。導(dǎo)管架立柱的直徑取決 于樁徑，其水平支撐的層數(shù)根據(jù)立柱長細(xì)比的要求而定。打樁完畢后，在兩者的環(huán)形空隙 內(nèi)用水泥漿等膠結(jié)材料固結(jié)，使樁與導(dǎo)管架形成一個(gè)整體，以承受巨大的豎向和水平荷載。施工時(shí)將塔架側(cè)放并拖運(yùn)就位 ,注入壓艙水，使塔架直立 ,然后打樁，最后安裝平臺(tái)甲板。分離式基礎(chǔ)用若干個(gè)分離的艙室做基礎(chǔ)，它對(duì)地基適應(yīng)性強(qiáng)，受力明確，抗動(dòng)力性能好，腿柱間距大，在拖航及下沉作業(yè)時(shí)較安全。重力式平臺(tái)的施工分兩個(gè)階段，前階段在干塢中進(jìn)行，后階段在近岸可避風(fēng)浪的深水區(qū)進(jìn)行。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 9 活動(dòng)式平臺(tái) 1. 著底式平臺(tái) 坐底式平臺(tái)。由一個(gè)駁船式船體和若干能升降并能起支撐作用的樁腿組成，船體有足夠的浮力以運(yùn)載鉆井設(shè)備和給養(yǎng)到達(dá)工作地點(diǎn)。這種平臺(tái)的應(yīng)用較廣。在淺水區(qū)作業(yè)時(shí)可使下潛體坐落在海底，類似坐底式平臺(tái)。對(duì)于深水海域 ,如果采用固定平臺(tái) ,則造價(jià)隨水深增大而劇增，海上安裝工程也趨于困難， 相應(yīng)配備的工程船舶均需大型化，而張力腿式平臺(tái)僅需加長纜索，對(duì)造價(jià)影響不大，這種平臺(tái)在工作完成后可浮運(yùn)到其他地點(diǎn)。樁基平臺(tái)屬鉆井、采油平臺(tái) ,工作水深一般在十余米到 200米的范圍內(nèi)（個(gè)別平臺(tái)超過 300米） ,是目前世界上使用最多的一種平臺(tái)。木質(zhì)平臺(tái)樁基腐蝕嚴(yán)重，平臺(tái)使用壽命短。這種平臺(tái)工作水深為 330m。 80年代，半潛式平臺(tái)最大工作水深能力為 3048 米 ，開創(chuàng)了北海海域鉆井的記錄。 西南石油大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 11 國內(nèi)海洋平臺(tái)的發(fā)展 海洋石油工業(yè)在我國起步較晚。要做好邊際石油的開發(fā)，海洋平臺(tái)的建設(shè)是非常重要的一環(huán)，對(duì)于海洋平臺(tái)的初始造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用是其中研究的重點(diǎn)。因此如何減輕平臺(tái)在環(huán)境荷載作用下的振動(dòng)日趨重要，海洋平 臺(tái)的振動(dòng)控制技術(shù)也成為延長平臺(tái)的疲勞壽命、提高平臺(tái)可靠性、改善平臺(tái)工作人員的舒適感的重要手段。在這兩個(gè)海域每年的海冰結(jié)冰期大約為 3 個(gè)月。在深水海洋隨著水位的不斷加深，海洋平臺(tái)的柔性需要不斷的增強(qiáng)，因?yàn)殡S著振動(dòng)頻率 的不斷降低，在這種低頻成分趨于海洋波浪頻寬時(shí)，會(huì)產(chǎn)生能力的大量聚集，進(jìn)而引起嚴(yán)重的共振后果。 本文提出的一種新的海洋平臺(tái)的防護(hù)裝置，進(jìn)行了簡化，并對(duì)其建模分析。對(duì)于超過固有頻率的激發(fā)頻率，質(zhì)量成為更重要的因素。 （ 31） 這需要結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量、剛度和阻尼的知識(shí)，并考慮這些性質(zhì)的所有的外界影響和長期變化的影響。 對(duì)于任何淹沒或部分淹沒并受到振動(dòng)的結(jié)構(gòu)物，有一定的水量由結(jié)構(gòu)物 夾帶著，并隨結(jié)構(gòu)物一起運(yùn)動(dòng)。對(duì)于某些很簡單的系統(tǒng)例如一個(gè)普通的梁是個(gè)例外的，這時(shí)可以保持質(zhì)量的分布性質(zhì)。對(duì)于用“手算”初步的估算，只需取一個(gè)或兩個(gè)自由度。與總的阻尼估算值相比，在這一假定的計(jì)算中其誤差多半是小的。如果結(jié)構(gòu)物是一波浪頻率運(yùn)動(dòng)時(shí)，粘性阻尼必須分別考慮。他們的關(guān)系由 L=cT 給定。它們?cè)谝粋€(gè)波浪周期中 ,必須完成一個(gè)軌道運(yùn)動(dòng) ,軌 道的直徑等于波高。所以高而短的波的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)要比低而長的波 快。動(dòng)能保持不變 ,而勢(shì)能以波速傳播。這個(gè)極限風(fēng)浪 ,由氣象形勢(shì)或者水域形狀來決定 ,氣象形勢(shì)決定風(fēng)向不變的行程 ,水域形狀則決定對(duì)風(fēng)浪生 成有效的風(fēng)區(qū)。 涌 當(dāng)波浪移出生成區(qū)進(jìn)入一個(gè)無風(fēng)區(qū)域，或當(dāng)風(fēng)停止時(shí)，風(fēng)浪就變成涌，開始衰減并慢慢的變 形。在這個(gè)風(fēng)暴區(qū)域，典型陡的峰變得平坦，而涌浪幾乎變成正弦曲線。當(dāng)出現(xiàn)破碎時(shí)，波浪就會(huì)在斜坡坡面上破碎，海洋的水體就會(huì)以射流狀態(tài)沖擊斜坡，在沖擊斜坡過程中，射流沖擊點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生最大沖擊壓 力，這個(gè)沖擊力就會(huì)對(duì)海洋平臺(tái)造成很大的破壞，這個(gè)破壞力經(jīng)常被稱之為破波壓力，它具有瞬間力、集中力的特點(diǎn)，對(duì)海洋平臺(tái)及其防護(hù)結(jié)構(gòu)具有較大的沖擊作用。海洋平臺(tái)防護(hù)材料或結(jié)構(gòu)在面臨多次重復(fù)變化的載荷作用后，它的結(jié)構(gòu)建設(shè)就必須考慮環(huán)境應(yīng)力和材料的強(qiáng)度極限之間的關(guān)系，在遇到材料強(qiáng)度比環(huán)境應(yīng)力還低的時(shí)，海洋環(huán)境就會(huì)面臨著破壞。 第四，靜力破壞和疲勞破壞的端口也不相同，在靜應(yīng)力破壞的斷口上，一般是呈現(xiàn)出粗粒狀或纖維狀的特征；而疲勞破壞在斷口上卻出現(xiàn)不同的特征，它的破壞會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域，一個(gè)區(qū)域是暗淡光滑區(qū)，這個(gè)區(qū)域也稱作疲勞破壞裂紋發(fā)生和擴(kuò)展區(qū)域，另一個(gè)區(qū)域是光亮晶粒狀區(qū)，這個(gè)區(qū)域也叫快速斷裂區(qū)。在分析時(shí)，理論上的靜載荷可以作為一個(gè)單一的循環(huán)進(jìn)行分析，而海洋平臺(tái)中，完全不承受交變應(yīng)力的機(jī)器和結(jié)構(gòu)是很少存在的。 ni為應(yīng)力作用下的實(shí)際循環(huán)次數(shù)） 修正線性損傷理論是相對(duì)線性損傷理論提出的，相對(duì)線性損傷理論簡單方便，在使用過程中，可以粗略地估算疲勞