海洋平台结构可靠性分析

为了延长近海洋平台的使用寿命，需要对现役平台结构进行了可靠性分析与评价，介绍了可靠性方法及其在近海平台极限状态设计和结构评价中的应用，给出了理论公式和实际计算方法。     

结构系统中疲劳失效途径失效概率计算的二阶可靠性方法

针对结构系统疲劳可靠性分析中失效途径极限状态函数的非线性性质,提出用二阶可靠性方法（ＳＯＲＭ）计算疲劳失效途径的失效概率．文中介绍了疲劳失效途径的可靠性模型及结构系统二阶可靠性方法的基本原理,并通过例题说明了计算过程．计算结果表明,采用二阶可靠性方法可使失效概率的计算精度得到显著的改善．     

基于可靠性分析的近海工程结构分析与评价

计算了BS3导管式海洋平台及其基础和甲板支腿结构系统在淹没深度为7.5m到12m范围内的失效概率Pf,提出了平台的非线性结构计算模型,确定了作用在平台、甲板和连桥上的载荷,最后分析了系统抗力和平台的可靠性。根据可靠性分析结果,提出邮延和平台使用寿命的技术措施。该项目的计算方法和研究成果可供类似结构分析和工程实践参考。     

海上导管架平台可靠性分析抽样-模拟方法

在可靠性分析中,海洋平台的结构极限状态方程很难得到显式表达,用传统方法求解其可靠度指标时很难满足计算效率和精度要求．鉴于此,以胜利CB11F平台为例,通过试验设计的方法,选取部分结构响应．采用Kriging模型模拟了未知状态的结构响应,然后附以最优化的方法求解了导管架平台的可靠性指标,该方法综合了蒙特卡罗法和响应面法在计算上的优点,突破了大样本抽样计算量的制约,同时避免了因极限状态方程的不同表达而产生的影响,在很大程度上提高了计算效率和精度．     

基于支持向量机和蒙特卡洛的结构可靠性分析方法及应用

将支持向量机作为极限状态函数重构的工具引入结构可靠性分析问题中,并结合蒙特卡洛方法,分别给出了模式识别型和函数回归型两种支持向量机（SVM）模型应用于结构可靠性分析的计算流程图。结合数值算例,对两种支持向量机模型在结构可靠性问题的应用方面进行了对比,并研究了训练样本数目、核函数类型、模型参数的取值以及随机变量数目等因素对可靠性分析结果的影响。最后以某自升式平台为工程对象,进行了考虑多个随机变量的结构可靠性评估。结果表明：在应用支持向量机方法进行极限状态函数重构时,无论是模式识别型SVM模型还是函数回归型SVM模型均可取得良好的效果,前者对模型参数的敏感程度大于后者;支持向量机理论作为极限状态函数重构工具与蒙特卡洛方法相结合,可有效解决大型复杂工程结构可靠性分析精度和效率问题。     

结构系统强度和刚度耦合的可靠性分析

基于计算结构力学概念,提出框架结构强度和刚度耦合的可靠性分析方法,解决了极限状态函数和内力的连续生成问题.将该方法与分枝定界法相结合对系统加以分析,计算了结构的总体失效概率.文中方法实现了变更结构的连续可靠性分析,简化了繁琐的总刚运算,为结构退化为机构提供了新判据,加快了系统失效模式的搜索速度,提高了结构系统可靠性分析的时效.     

结构非概率-模糊混合可靠性分析方法

研究了非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性问题.以结构极限状态函数和模糊变量隶属函数为条件,基于可能性理论导出了结构的模糊失效域和模糊安全域及其隶属函数,将原混合可靠性问题转化为模糊失效准则下的非概率可靠性问题;在结构非概率可靠性模型的基础上,建立了模糊失效准则下的结构非概率可靠性指标;提出了一般性的非概率不确定性量和模糊变量共存时的结构可靠性分析方法,该方法能同时考虑非概率不确定性波动和模糊变量的可能性分布,更合理地评价结构可靠性.     

变量相关时悬臂桩支护结构可靠性分析

运用优化设计理论,提出了变量相关时结构可靠指标的新的计算方法．该方法将结构可靠指标β的计算转化为在等式约束条件（极限状态方程）下求目标函数（可靠指标表达式）的极小值问题,运用牛顿法迭代求解．作为算例,用该方法对在匀质土中的高层建筑深基坑悬臂桩支护结构进行了可靠性分析．     

腐蚀油气管线的可靠性分析

ASME B31G是国际通用的评价腐蚀管线失效应力的标准，考虑到这种方法的保守性，以修正后的B31G模型作为研究腐蚀管线失效应力的基础，考虑管壁厚度、腐蚀速率、工作压力、缺陷深度等随机变量，构建腐蚀油气管线可靠性极限状态函数。然后，采用一次二阶矩法对腐蚀管线进行可靠性分析，得出管线的失效概率、可靠性指标以及剩余使用寿命。此外，为了更加规范的管理腐蚀管线，参照美国石油组织的相关规定，对不同失效概率的管线进行了等级划分。在最后的案例分析中，还讨论失效概率对不同变异系数对的敏感性，计算结果表明失效概率对管壁厚度     

大气环境下预应力结构的耐久性设计理论

针对现代预应力混凝土结构耐久性失效的特点以及结构耐久性具体要求,详细论述了预应力结构耐久性设计的主要内容;随后就大气碳化环境这一指标,提出了预应力结构构件耐久性极限状态的定义形式,并给出了一种以结构耐久性能和可靠度理论为基础的结构耐久性设计方法,该方法与现行结构承栽力设计的可靠度设计方法相似,采用分项系数r（安全系数）来反映结构可靠指标;并在此基础上给出了一定设计使用年限、一定可靠指标下结构耐久性设计时保护层厚度的计算表达式．算例分析表明,该设计方法简单、实用,便于工程设计人员使用．     

冰区海洋平台整体可靠度分析高效近似算法

冰荷载是冰区海洋平台设计的控制荷载,极值冰力直接危害着平台结构整体的安全.以渤海辽东湾 JZ20-2 MSW、JZ20-2 NW 导管架海洋平台为例,考虑了冰荷载、构件几何尺寸、材料弹性模量、屈服强度、恒荷载的随机性,利用Monte-Carlo法进行随机抽样分析,得到了冰区导管架海洋平台结构整体抗力及极值冰力响应(顶点位移)的概率统计.在此基础上,提出了冰区海洋平台整体可靠度分析的高效近似算法,把功能函数简化为线性的显武表达式.数值算例表明该算法大大提高了计算效率,并具有满意的精度与适用性.     

渤海湾四桩新型平台的极限载荷

以渤海湾四桩新型标准平台为研究对象,采用非线性有限单元计算分析程序ＡＢＡＱＵＳ计算分析了该平台在各种不同的荷载组合作用下平台结构的极限承载力和桩顶位移,为进一步进行平台系统可靠性分析提供了重要依据     

抗冰导管架平台结构动力安全评估

基于现场冰激振动监测资料，论述了抗冰导管架平台进行动力失效评估的必要性，分析了在动冰荷载作用下抗冰导管架平台的动力失效模式，指出动力失效模式主要包括振动失效模式和疲劳失效模式，并介绍了基于现场实测冰力数据建立的直立结构冰力谱的计算方法．作为应用实例，利用ANSYS软件建立了Jz9—3GCP平台的有限元模型，分析了其结构特性，并对其进行动力结构安全评估． 此方法对于抗冰平台的设计和安全评估具有一定的借鉴意义．     

冰区海洋平台构件的模糊疲劳可靠性分析

为便于冰区海上固定采油平台的设计和对其在服役期间的安全可靠性进行评估 ,运用模糊数学理论和疲劳寿命试验 ,提出了冰区海洋平台构件的安全疲劳寿命计算及其可靠性分析的方法。给出了冰区海浪及海冰载荷作用于平台构件上的随机疲劳应力幅的计算方法 ,分析了平台构件的疲劳累积损伤 ,提出了考虑模糊性之后对Min er法则的修正。据此 ,给出了安全疲劳寿命的估算方法 ,建立了新的模糊疲劳可靠性分析模型。按照此模型 ,给出了平台服役期间构件动态模糊疲劳可靠度的计算方法。疲劳寿命试验及计算实例表明 ,与采用常规的确定性Miner法则计算结果相比 ,按照该文方法计算得出的疲劳寿命更接近于疲劳寿命试验结果。     

重力式海洋平台地震反应分析

本文对重力式海洋平台在地震扰动下的动力反应进行了试验研究和理论研究,主要工作如下; 1.对1:50的重力式平台模型在地震模拟振动台上进行了无水和有水两种情形下的对比试验,测定了模型的自振频率、振型阻尼比和地震反应。2.对重力式海洋平台进行了地震反应分析。所选择的计算模式考虑了地基-结构间的相互作用,并考虑了由于甲板质量存在偏心而引起的扭转效应。用附加质量和附加阻尼的方法考虑了流体-结构间的相互作用。3.用Fortran语言编制了计算机程序,并对所模拟的原型进行了参数研究,得到了原型在地震扰动下的动力反应,可供平台设计人员参考。     

Vibration Control of Jacket Platforms with Magnetorheological Damper and Experimental Validation

Magnetorheological (MR) dampers have been proposed to control the vibration of offshore platforms in this paper. The semi-active control strategy based on fuzzy control algorithm was adopted to determine the optimal output control force based on the responses of jacket platforms. A typical jacket platform in Mexico Gulf was selected as the numerical example to investigate the effectiveness of the proposed control method. Furthermore, a model experiment was performed to validate the results of the numerical simulation. The experimental model of the jacket platform was designed based on dynamical similarity criterion by the scale of 1:50. Both of the numerical and experimental results show that the semi-active control system with the MR damper can reduce vibrations of jacket platforms effectively and at the same time the control effect is stable.     

极端波浪载荷下导管架平台抗倒塌性能评估

提出载荷序列增量分析(LSIA)方法,对极端波浪载荷下导管架平台结构极限状态进行分析。LSIA能够考虑不同波高及可能的甲板上浪载荷对平台侧向载荷分布的影响,"追踪"平台在不同载荷重现期作用下的真实响应,从而克服当前Pushover的缺点。基于LSIA等效承载能力曲线,提出倒塌重现期NCP,使得平台抗倒塌能力评估指标具体化。以K型和X型两种不同结构形式的导管架平台为例,采用LSIA方法对其进行抗倒塌性能评估,并与Pushover进行分析对比。结果表明,LSIA具有更高的评估精度,能够确定平台结构真实的倒塌状态与失效模式。     

基于能力谱法导管架平台抗震性能评估

针对现行海洋平台抗震规范无法考虑平台结构弹塑性抗震性能及地震失效机制问题,提出基于能力谱法海洋平台抗震性能评估方法,获得平台结构抗震性能及失效模式,解决强震作用下海洋平台结构弹/塑性抗震评估技术难题。基于规范推荐地震弹性设计谱,采用折减系数建立弹/塑性反应谱,结合渤海某导管架平台,采用能力谱法进行弹/塑性抗震性能评估。结果表明:能力谱法计算简便,对于以第1阶振型为主导地震响应的平台结构具有较好的精度;采用能力谱法评估地震惯性载荷时须考虑其高度效应,可采用倒三角或高度等效加载方式;桩基失效是平台结构地震作用下主要失效模式,平台抗震设计时应保证桩腿具有足够强度和入泥深度,避免强震作用下桩基失效而导致平台结构整体倾覆。