海上多功能工作平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)的研究是非常復雜和具有實際意義的課題,其有益于提高我國海洋工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力和研發(fā)水平。本文以瓊州海峽跨海大橋工程為背景,針對跨海大橋施工特點,并通過對自升式海洋平臺設(shè)計理論和方法的研究,完成了海上多功能工作平臺的方案設(shè)計。采用理論研究、模型試驗、數(shù)值仿真等多種方法手段,全面深入地研究了平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計直接計算方法、平臺極限承載能力分析方法、樁腿結(jié)構(gòu)空間KK管節(jié)點疲勞性能以及樁腿結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化設(shè)計等海上多功能工作平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)問題。本文研究的主要內(nèi)容包括： (1)根據(jù)國內(nèi)外已有自升式海洋平臺的結(jié)構(gòu)型式和特點,在廣泛閱讀國內(nèi)外文獻,深入分析已有研究成果的基礎(chǔ)上,對平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進行了消化、吸收和總結(jié)。根據(jù)瓊州海峽跨海大橋工程的基本建設(shè)條件和施工特點,提出了海上多功能工作平臺的總體設(shè)計方案。設(shè)計的海上多功能工作平臺具備在復雜惡劣的海洋環(huán)境中安全高效地完成跨海大橋建設(shè)中的深水打樁及基槽整平等施工作業(yè)的能力,作業(yè)最大水深達到80米。模塊化技術(shù)的引入使海上多功能工作平臺的總體方案更加符合大型海洋工程裝備發(fā)展趨勢,使平臺真正具備了“多功能性...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外自升式海洋平臺概況
    1.3 自升式海洋平臺結(jié)構(gòu)型式及特點
        1.3.1 樁腿結(jié)構(gòu)型式
        1.3.2 樁靴結(jié)構(gòu)型式
        1.3.3 升降機構(gòu)型式
        1.3.4 平臺主船體型式及樁腿數(shù)量
    1.4 自升式海洋平臺關(guān)鍵技術(shù)研究概況
        1.4.1 平臺設(shè)計方法研究
        1.4.2 環(huán)境載荷研究
        1.4.3 平臺結(jié)構(gòu)計算分析方法研究
        1.4.4 平臺極限承載能力研究
        1.4.5 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)或節(jié)點的疲勞性能研究
        1.4.6 平臺結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究
    1.5 本文的主要研究工作
第2章 海上多功能工作平臺總體設(shè)計
    2.1 概述
    2.2 背景工程介紹
        2.2.1 瓊州海峽跨海大橋工程概況
        2.2.2 瓊州海峽跨海大橋基礎(chǔ)型式及施工工藝
    2.3 平臺的海上作業(yè)優(yōu)勢及技術(shù)要求
        2.3.1 傳統(tǒng)水上施工平臺
        2.3.2 海上多功能工作平臺優(yōu)勢分析
        2.3.3 海上多功能工作平臺技術(shù)要求
    2.4 平臺總體設(shè)計方案
        2.4.1 總布置方案及結(jié)構(gòu)選型
        2.4.2 打樁功能模塊設(shè)計構(gòu)思
        2.4.3 整平功能模塊設(shè)計構(gòu)思
        2.4.4 其他設(shè)計構(gòu)思
    2.5 模塊化技術(shù)在總體設(shè)計中的應用
    2.6 本章小結(jié)
第3章 海上多功能工作平臺結(jié)構(gòu)強度直接計算研究
    3.1 概述
    3.2 有限元分析模型
        3.2.1 有限元法基本思想及求解過程
        3.2.2 單元類型
        3.2.3 主船體結(jié)構(gòu)模型
        3.2.4 樁腿結(jié)構(gòu)模型
        3.2.5 樁靴結(jié)構(gòu)模型
    3.3 平臺結(jié)構(gòu)強度直接計算方法
        3.3.1 計算工況分析
        3.3.2 環(huán)境載荷計算
        3.3.3 有限元模型中連接和邊界約束的處理
        3.3.4 結(jié)構(gòu)強度校核標準
    3.4 平臺結(jié)構(gòu)強度直接計算分析
        3.4.1 自存工況計算
        3.4.2 升降工況計算
        3.4.3 正常工作工況計算
        3.4.4 拖航工況計算
        3.4.5 結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 海上多功能工作平臺極限承載能力研究
    4.1 概述
    4.2 結(jié)構(gòu)極限承載能力分析基礎(chǔ)
        4.2.1 非線性有限元法
        4.2.2 極限承載能力分析方法及步驟
        4.2.3 靜力彈塑性分析方法
    4.3 環(huán)境載荷作用下平臺極限承載能力分析
        4.3.1 平臺極限承載能力分析方法及步驟
        4.3.2 平臺有限元分析模型
        4.3.3 平臺極限承載能力分析
    4.4 平臺極限承載能力影響因素研究
        4.4.1 碰撞損傷
        4.4.2 桿件缺失
        4.4.3 平臺腐蝕
        4.4.4 海生物附著
        4.4.5 樁基沉降
        4.4.6 平臺強度儲備系數(shù)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 空間KK型管節(jié)點疲勞性能研究
    5.1 概述
    5.2 空間KK型管節(jié)點疲勞性能試驗研究
        5.2.1 試驗研究簡介
        5.2.2 試驗設(shè)計
        5.2.3 靜力試驗結(jié)果及分析
        5.2.4 疲勞試驗結(jié)果及分析
    5.3 空間KK型管節(jié)點疲勞性能仿真研究
        5.3.1 仿真研究目的
        5.3.2 管節(jié)點仿真模型
        5.3.3 空間KK型管節(jié)點疲勞性能分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 海上多功能工作平臺樁腿結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化研究
    6.1 概述
    6.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計基本理論及方法
        6.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本概念
        6.2.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)
        6.2.3 基于有限元法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    6.3 平臺樁腿結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化模型
        6.3.1 選型優(yōu)化數(shù)學模型
        6.3.2 設(shè)計變量的選取
        6.3.3 目標函數(shù)的建立
        6.3.4 約束條件的確定
    6.4 基于ANSYS的樁腿結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究
        6.4.1 參數(shù)化有限元模型的建立
        6.4.2 優(yōu)化變量的選取
        6.4.3 約束條件的處理
        6.4.4 樁腿結(jié)構(gòu)選型優(yōu)化
    6.5 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 研究工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的主要學術(shù)論文和科研成果
攻讀博士學位期間發(fā)表參與的主要科研項目



本文編號：3798702