海洋平台的环境载荷-PPT.pptxVIP

第二章海洋平台的环境载荷;2.1海洋平台的载荷分类;;环境载荷;;波浪载荷;使用载荷;施工载荷;对于使用载荷和施工载荷，各国的平台结构规范都会有明确规定，且各国规定日趋一致

环境载荷是平台结构设计的控制载荷，而且受到环境条件等因素的影响，计算复杂

【CCS】如可能，设计环境条件应根据可靠及足够的实测资料由统计分析确定，自存工况设计环境条件的重现期建议不小于50年。;2.2风载荷;海洋平台设计中常用的是两种设计风速，即持续风风速和阵风风速

持续风风速一般是几分钟(例如1～3min)时距的平均风速，而阵风风速是几秒钟(例如3s)时距的平均风速

当作用在平台上的波浪力是最大波浪力，则同时作用在平台上的风力按持续风风速计算

如果仅仅阵风的作用比持续风加波浪的作用更为不利时，则应以阵风风速计算

;;;严格说来是构件形状、构件表面粗糙度及雷诺数的函数;计算风压时，设计风速一般是选用50年一遇或100年一遇的风速

我国移动平台规范规定，设计风速在极端风暴状态时一般不小于51.5m/s(100kn)；

在正常作业时不小于36m/s(70kn)；

在遮蔽海区不小于26m/s(50kn);受风投影面积A的计算;CCS规定;基本风压的修正;;思考题;知识点回顾;

一、自升式平台(JACK-UPPlatform)

组成：由平台主体、桩腿和升降机构三大部分组成。;二、半潜式平台

（Semi-submersiblePlatform）

半潜式平台主要结构由三大部分组成：即平台主体、浮箱(或下浮体)、立柱和撑杆。;三、导管架平台（Jacket-upPlatform）组成:上部结构、导管架和桩。;海洋平台作业的特点：

海洋平台在十分恶劣的海洋环境中作业，所受的外载荷复杂

平台外载荷及结构强度难以精确确定

作业状态的多样性（多工况），对平台设计和使用还缺乏经验;海洋平台的安全性一般是通过保证外载荷效应(如结构应力)小于相应的结构承载能力(如危险应力)的某个百分数的方法来达到，也就是在结构强度上保留一定的安全储备。

海洋平台的结构破坏模式有四种：

(1)屈服失效

(2)屈曲失效

(3)疲劳失效

(4)脆性破坏失效;平台结构设计的一般步骤;海洋平台结构的强度分析方法

两种：

(1)设计波法，又称???定性方法；

(2)设计谱法，又称随机性方法。

;设计谱法

优点

能较好地描述平台在不规则波中的响应特性，被逐步推广

缺点

波浪力及锚泊力的非线性问题很难直接考虑，比前一种方法复杂，计算工作量也大得多。

;活动平台规范中常用载荷分类方法;风载荷;2.3波浪载荷;1.几种重要的波浪理论

;波面

波长

速度势;;;（2）司托克斯五阶波理论;（3）椭圆余弦波理论;;（4）孤立波理论;;;各种波浪理论的比较;3.选择波浪理论的主要依据;二、波浪载荷计算概述;海洋结构物按尺度的划分：

小尺度构件：D/L?0.2的情况(D为构件的直径，L为波长)

大尺度构件：D/L0.2的情况(D为构件的直径，L为波长)

小尺度构件—以拖曳力和惯性力为主，莫里森公式

大尺度构件─以绕射力和惯性力为主，势流理论

海洋平台强度分析中，除钢筋混凝土重力式平台等大尺度物体外，平台构件基本上是按小尺度结构来考虑的;三、应用莫里森公式计算小尺度构件的载荷;;适用小尺度构件受波浪载荷(拖曳力与惯性力)

;波浪水质点的速度和加速度

选定适当的波浪理论计算

考虑波浪的入射角，或平台的倾斜构件，坐标系转换

;;;;;海洋中的水流一般包括两个部分：一是潮流，二是风海流。

潮流是由于太阳、月球对地球的引力使海水涌起后而引起的水平方向的水流运动。潮流有季节性的变化，但大致以一定的方向流动。

潮流方向一般在12h左右反转一次。一般海洋中的潮流流速是比较小的，但在海峡和水道内产生的潮流流速比较大些。

风海流是由于贸易风形成的大气环流吹成的水流，它还受到由于地球的转动、大陆架海水密度差异等等的动力作用的影响。它的流向几乎是不变的，在北半球为顺时针，在南半球为逆时针。;海(潮)流力对结构的作用是以海流流速与水质点速度矢量叠加的形式加以考虑

浪、流联合作用：在莫里森公式中取

海（潮）流力单独作用计算公式为

;;2.5冰载荷;;m为桩柱的形状系数，可按表选取

K1为局部挤压系数

K2为桩柱与冰层的接触系数

b为桩柱宽度（或直径）

h为冰层计算厚度，按实测资料确定

辽东湾h＝1m渤海湾h＝0.8m

莱州湾h＝0.7m黄海北部沿海h＝0.8m;在水面变化范围内，采用带有倾斜面的桩柱可以减弱冰压力的作用

当冰压至斜面时，作用在斜面上的冰压力可以分解为垂直于斜面的法向力和沿斜面的斜