新型铝合金管混凝土组合海洋平台抗震性能分析

海洋平台所处环境复杂,一旦发生破坏,后果十分严重,且海洋平台多为钢质平台,钢质平台耐腐蚀性差,每年维护费用较高。铝合金结构由于其具有自重小、强重比高、耐腐蚀、维护费用低等优点,结合以上优点,提出了一种新型铝合金质海洋平台和铝合金管混凝土组合海洋平台,研究其频率变化和抗震性能,为以后铝合金海洋平台的研究打下基础。

CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱轴压性能试验及承载力计算

为研究CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱的轴压性能,以CFRP粘贴位置和CFRP粘贴层数为变化参数,设计并制作18个试件进行单调静力加载轴心受压试验,观测其受力破坏过程形态,获取荷载-位移全过程曲线和截面不同材料应变分布数据,并对其破坏现象、承载力、吸能量和各组分应变与横向变形等进行细致分析。研究结果表明,试件破坏时CFRP均为拉断破坏,其中无内贴CFRP试件破坏形态为铝合金管腰鼓状破坏、核心混凝土压碎,内贴CFRP试件铝合金管及核心混凝土均为剪切破坏;CFRP与铝合金管有良好的变形协调性能;CFRP可以增强铝合金管海洋混凝土的极限承载力和吸能能力,且在CFRP层数相同时,内贴CFRP增强幅度更大;CFRP能有效抑制试件的损伤发展;最后提出了CFRP铝合金复合管海洋混凝土柱的轴压承载力计算公式。

负向电压对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜组织和耐蚀性影响

目的提高海洋平台铝合金钻探管的耐腐蚀性能。方法采用微弧氧化技术,在海洋平台钻探管用2A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜。通过盐雾试验,研究负向电压对微弧氧化膜耐腐蚀性的影响,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构进行分析。结果在微弧氧化处理过程中,随着负电压的升高,微弧氧化膜表面的孔径先增大后减小,膜表面变光滑。在一定负电压范围内,Al_2O_3相的含量随负电压的升高先增加,当负电压达到一极限值后,Al_2O_3相随负电压的升高而减少。负电压的增大能提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,当负电压由8 V升高至24 V时,腐蚀速率由0.005 68g/(dm2·h)降低至0.000 28 g/(dm2·h),前者是后者的20倍;当负电压为4 V时,部分膜层剥落,腐蚀严重;当负电压增至24 V时,有效延缓了微弧氧化膜的腐蚀程度。结论在微弧氧化处理过程中,负电压对微弧氧化膜的制备有较大影响,增大负电压能有效提高微弧氧化膜的耐腐蚀性,此外基体本身所含的Fe、S等杂质是影响微弧氧化膜的主要因素。

纳米MoS_2颗粒对海洋平台铝合金钻探管表面微弧氧化膜的性能影响

为了使海洋平台铝合金钻探管具有优异的耐腐蚀性能,试验采用微弧氧化技术,将海洋平台钻探管用2A12铝合金表面制备氧化铝陶瓷膜。试验研究了纳米颗粒添加量对微弧氧化膜的微观形貌、组织结构和耐腐蚀性的影响。试验表明,Mo S_2纳米颗粒添加量对微弧氧化膜的制备影响较大,随着Mo S_2纳米颗粒添加量的增加,微弧氧化膜的厚度有增大的趋势,孔径先增大后减小,膜表面越来越致密光滑;随着Mo S_2纳米颗粒添加量的增加,微弧氧化膜的耐腐蚀性能提高,当Mo S_2纳米颗粒添加量由0.5 g/L增加到2 g/L时,腐蚀速率由32×10^(-5)g/dm^2/h降低至24×10^(-5) g/dm^2/h。

混凝土海洋平台抗氯离子侵蚀耐久寿命预测试验研究

对不同水灰比及掺加粉煤灰、硅灰的高性能混凝土氯离子扩散系数进行了试验研究,并对高性能混凝土海洋平台结构抗氯离子侵蚀耐久寿命进行了预测和分析,结果表明在一定条件下,低水灰比和增加保护层厚度均可以提高混凝土结构抗氯离子侵蚀的耐久寿命.该结论为混凝土海洋平台结构的耐久性设计与评估提供了参考依据.

混凝土海洋平台氯离子侵蚀试验研究

氯离子向混凝土内部侵蚀是混凝土海洋平台结构耐久性降低的一个主要原因。而高性能混凝土特点是低水胶比及添加活性矿物集料,从而达到改善耐久性能的目的。本文对不同水胶比及掺加粉煤灰、硅灰的高性能混凝土的氯离子扩散系数进行了试验研究,分析了水胶比及粉煤灰和硅灰等活性集料对海洋混凝土结构抵抗氯离子侵蚀的耐久性能的影响,为混凝土海洋平台结构的耐久性设计与评估提供参考。

用于海洋平台结构的钢管混凝土摇摆柱构造性能试验研究

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,研究制作了10个组合型钢管混凝土构件,采用圆钢管、圆钢管-工字钢、圆钢管-圆筒、方钢管、方钢管-工字钢、方钢管-圆筒6种截面形式进行三点弯曲试验.研究了不同形状、截面形式的组合型钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;并且通过局部横纵比和局部应变分析加载后试件内部变化和受力特征.试验结果表明:试件在加载过程中,钢管与混凝土以及钢管混凝土中内置的型钢在不同阶段有着不同的受力特征和协同工作机理;圆钢管混凝土更有利于钢管对混凝土发挥套箍作用,从而提高构件承载能力和变形能力;内置圆筒的双圆筒截面形式构件抗剪性能最好.

混凝土海洋平台疲劳损伤累积Miner准则适用性研究

从损伤的观点出发 ,对应用于海工疲劳计算中的Palmgren -Miner线性累积损伤准则的适用情况作了理论分析 ,指出了Palmgren-Miner准则用于计算变幅疲劳寿命的缺陷所在 ,讨论了Palmgren-Miner的适用范围。

不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台冰激振动试验研究

在导管架海洋平台的基础上,提出将原海洋平台四条空心钢质导管腿换为不锈钢管中管钢管混凝土导管腿,形成新型不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台,提高海洋平台抗冰防灾能力。通过对海洋平台进行1:10缩尺试验发现,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台(简称组合海洋平台)相较于普通导管架海洋平台具有较好的抗冰激性能,以Push3为例,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台上层甲板的峰值加速度和位移依次减小12.12%和29.40%。通过ABAQUS有限元与试验模拟结果分析发现,两者结果误差基本可控制在15%以内。对不锈钢管中管钢管混凝土组合平台和原海洋平台进行极限承载力模拟分析可以看出,不锈钢管中管钢管混凝土组合平台具有更强的极限承载能力。因此,不锈钢管中管钢管混凝土组合海洋平台是一种较好的新型导管架式海洋平台形式。

钢筋混凝土海洋平台结构受力分析

为完善新型型钢混凝土海洋平台的设计计算理论,本文针对梁内型钢腹板是否穿过节点区的不同情况,参考陆上新型钢筋混凝土建筑的新技术、结合海洋平台的特点,采用变角软化桁架模型,利用平衡条件、协调条件及混凝土软化应力-应变关系,并考虑“扭结”影响(强度弱化)的钢筋应力-应变关系,提出了压弯剪复合受力作用下的框架梁柱节点的受力全过程计算方法。利用该方法对国内外所作的53个框架节点试件进行了受力全过程分析,计算结果与试验结果吻合程度较好,为新型海洋石油平台的研究、设计与施工提供了有益的探索。

预应力混凝土海洋平台配筋混合离散变量优化设计研究

分析了预应力混凝土海洋平台配筋优化设计的特点 ,建立了其截面配筋的混合离散变量优化设计模型 ,将竖向和环向单位宽度范围内预应力钢绞线、普通钢筋的根数以及单根受力筋的截面面积或者直径作为离散变量 ,混凝土平台罐体的壁厚作为连续变量 ,混凝土平台的材料总造价作为目标函数 ,规范对混凝土平台的强度、抗裂及构造等要求作为约束条件。通过实例计算表明 ,建立的混合离散变量优化设计模型是高效和可靠的。

新型海洋平台三种抗振措施性能对比分析

海洋平台在海中经常受到海冰、地震等动荷载的作用,造成经济损失以及人员伤亡。以渤海JZ20-2导管架海洋平台为模型,分别在海洋平台加入支撑结构、斜撑结构以及钢管混凝土导管3种抗振措施,利用大型有限元软件ABAQUS模拟海冰、地震对海洋平台的作用进行动力时程分析,通过对海洋平台位移以及加速度反应对比分析,得出在冰荷载作用下,钢管混凝土导管控制海洋平台振动效果较好;在天津波作用下,斜撑结构减振效果最好,综合比较采用钢管混凝土导管是较好的抗振措施。

大型海洋平台基础结构有限元分析

某大型海洋平台基础采用平台板+桩基础组合形式,承台面为椭圆形,台面尺寸为147.6m×99.0 m,平台板为混凝土板和钢梁组成的叠合梁板结构。该工程地处世界三大强潮海湾之一,所受荷载与当地地质条件均较复杂。介绍了应用有限元对其进行结构分析的实施方法及过程,采用弹性抗力法考虑了桩-土共同作用,重点探讨了钢梁加混凝土厚板组成的叠合梁的有限元模拟方法。通过对比分析,提出了计算结果精度高、可操作性强的叠合梁有限元模拟方案。有限元分析结果表明,该平台钢管混凝土桩与钢梁均满足材料强度要求,但在施工阶段,桩内存在拉力。

轻骨料高强预应力混凝土平台的配筋设计研究

对硅灰陶粒混凝土与普通陶粒混凝土收缩徐变性能 ,以及二者分别在空气中和水中预应力损失进行试验研究 ,得出了轻骨料高强混凝土预应力损失中的钢筋种类、硅灰掺入、张拉龄期、收缩、徐变、工作环境等的影响系数 .并以此为基础 ,根据对预应力混凝土平台罐体的有限元分析结果 ,进行了配筋设计 .为了检验配筋设计的可靠性 ,在预应力配筋设计后又对罐体结构进行了考虑预应力筋的有限元分析和模型试验验证 。

海洋平台摇摆柱体系摇摆柱构造试验研究与数值模拟

为研究摇摆柱海洋平台结构的摇摆柱构造形式,制作了4个方钢管组合型混凝土构件。试验研究了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在三点弯曲试验过程中的破坏过程,包括破坏形态、承载能力和变形能力;数值模拟了内部嵌入工字型钢和普通方钢管混凝土在相同试验条件下的破坏形态和荷载-位移曲线。对比试验结果和数值模拟结果发现,截面中增加工字型钢可以有效地增强钢管混凝土试件的抗剪承载力和变形能力;利用本文建立的有限元模型可以很好地模拟钢管混凝土的破坏形态、开始后弹性阶段和屈服阶段的荷载-位移曲线;对于有焊缝的钢管混凝土组合结构,增加焊缝强度可以提高结构的整体抗剪性能。

适用于渤海边际油田的轻骨料混凝土平台结构选型及优化

根据渤海地区环境及地质条件,针对边际油田的开采,提出了一种适合极浅海边际油田开发的轻质高强混凝土平台形式,对平台进行了优化计算,分析了各约束对平台造价的影响,并确定了平台的适用范围。

钢筋砼海洋采油平台的受力分析和配筋设计

由于钢筋砼采油平台结构的复杂性,目前国内的设计者大部分仍按线弹性力学计算结构的内力,再按强度极限状态配置钢筋.但由于砼材料具有明显的非线性性质,且在较低的拉应力作用下就会出现裂缝.以至引起应力重分布,所以上述简化的内力分析方法对于低应力状态下的钢筋砼结构是合理的,而对高应力状态,特别是对研究强度极限状态是不合理的,必须采用非线性有限元分析方法来分析结构的应力状态,为配筋设计提供可靠的依据,并据此进行配筋设计.

自复位组合海洋平台抗冰减振及自复位性能分析

以渤海JZ20-2海洋平台为例,把原海洋平台改造成不锈钢钢管混凝土-钢组合海洋平台,在不锈钢钢管混凝土-钢组合海洋平台的基础上,提出了一种基于预应力拉索的自复位不锈钢钢管混凝土-钢组合海洋平台体系.该体系是在不锈钢钢管混凝土-钢组合海洋平台上增设预应力拉索来达到减振及自复位的效果.基于有限元软件ABAQUS对3类平台进行1∶10缩尺建模分析,研究其在低周往复荷载和冰力荷载下的受力性能.结果表明:与原JZ20-2海洋平台相比,自复位组合海洋平台拥有较大的刚度和良好的自复位性能,其中增加钢绞线的数量、增加预应力值可以有效提高海洋平台的减振能力.

混凝土材料的发展及其在近海采油平台中的应用

总结了用于近海采油平台的混凝土的特点,并通过近年来混凝土材料及活性剂、外加剂的应用和发展,论述了它们对混凝土各项材料性能的影响。肯定了混凝土平台的应用前景。

近年来世界大型海洋平台的建设

1.世界大型平台结构的分布 按地区划分,从70年代初至本世纪末已建和将要建设的大型海洋平台见表1。在列出的857座大型平台中,绝大多数位于北海海域。预计到1999年底,欧洲西北大陆架(NWECS)的大型平台建设累计达247座,近占世界大型平台总数的30％。