SPAR平台锚固基础的有限元分析

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SPAR平台立管相互碰撞的有限元分析

同的立管模型做了大量的测试，些大尺寸的测试已那经提供大量的试验数据发展半经验公式来预测立管碰撞，并且用数值的方法计算出不同工况下立管碰撞的参与质量，并与由群变换理论推导出来的公式进行对
基金项目：上海市科委重大基础研究课题（号：５１０１编０ＤＪ４０）
目前，大多数的研究在求解ＳＡＰＲ平台立管之间碰撞的结构响应时，是假设另外一个构件为刚性体，都这实际上就是在研究立管与刚性构件碰撞的结构响应问题，实际情况并不是这样，立管碰撞的瞬问，立而在两管均有不同程度的变形，此都视为变形体处理比较因合理；再者，绝大多数的研究都是考虑立管的正碰撞情况，立管斜碰撞研究甚少。在本文中，碰撞包括立对斜
摘要：以ＳＡＰＲ平台中立管与立管碰撞为研究对象，采用三维有限元模拟碰撞过程，并采用显示动力求解结构
的最大碰撞力及最大碰撞应力，计算且讨论了内压、碰撞时立管之间的夹角、碰撞时立管速度之间的夹角及摩擦对立管碰
撞的影响。结果表明一定的内压值可以使立管在径向更不容易破坏，对于带有保护层的立管，不同角度碰撞对大碰撞应力比较小，最摩擦对立管碰撞影响不是很大。关键词：ＳＡＰＲ平台；立管碰撞；有限元；撞力及应力碰
虑了立管碰撞时的不同角度。

桥梁工程英语词汇.

结构控制structural controlstructure control结构控制: structural control結構控制: structural control结构控制剂: constitution controller裂缝宽度容许值裂缝宽度容许值: allowable value of crack width装配式预制装配式预制: precast装配式预制的: precast-segmental装配式预制混凝土环: precast concrete segmental ring安装预应力安装预应力: prestressed最优化optimization最优化: OptimumTheory|optimization|ALARA 使最优化: optimized次最优化: suboptimization空心板梁空心板梁: hollow slab beam主梁截面主梁截面: girder section边、中跨径边、中跨径: side span &middle spin主梁girder主梁: girder|main beam|king post桥主梁: bridge girder 主梁翼: main spar单墩单墩: single pier单墩尾水管: single-pier draught tube 单墩肘形尾水管: one-pier elbow draught tube结构优化设计结构优化设计: optimal structure designing 扩结构优化设计: Optimal Struc ture Designing液压机结构优化设计软件包: HYSOP连续多跨多跨连续梁: continuous beam on many supports拼接板splice barsplice plate拼接板: splice bar|scab|splice plate 端头拼接板: end matched lumber销钉拼接板: pin splice裂缝crack crevice跨越to step acrossstep over跨越: stride leap|across|spanning跨越杆: cross-over pole|crossingpole 跨越点: crossing point|crossover point刚构桥rigid frame bridge刚构桥: rigid frame bridge形刚构桥: T-shaped rigid frame bridge 连续刚构桥: continuous rigid frame bridge刚度比stiffness ratioratio of rigidity刚度比: ratio of rigidity|stiffness ratio 动刚度比: dynamic stiffenss ratio刚度比劲度比: stiffnessratio等截面粱uniform beam等截面粱: uniform beam|uniform cross-section beam桥梁工程bridge constructionbridgework桥梁工程: bridgeworks|LUSAS FEA|Bridge Engineering桥梁工程师: Bridge SE铁路桥梁工程: railway bridge engineering悬索桥suspension bridge悬索桥: suspension bridge|su e io ridge 懸索橋: Suspension bridge|Puente colgante 加劲悬索桥: stiffenedsuspensionbridge预应力混凝土prestressed concrete预应力混凝土: prestressedconcrete|prestre edconcrete预应力混凝土梁: prestressed concrete beam 预应力混凝土管: prestressed concrete pipe预应力钢筋束预应力钢筋束: pre-stressingtendon|pre-stre ingtendon抛物线型钢丝束(预应力配钢筋结构用): parabolic cable最小配筋率minimum steel ratio轴向拉力axial tensionaxial tensile force轴向拉力: axial tension|axial te ion 轴向拉力, 轴向拉伸: axial tension轴向拉力轴向张力: axialtensileforce承台cushion cap承台: bearing platform|cushioncap|pile caps桩承台: pile cap|platformonpiles 低桩承台: low pile cap拱桥arch bridge拱桥: hump bridge|arch bridge|arched bridge拱橋: Arch bridge|Puente en arco|Pont en arc鸠拱桥: Khājū强度intensitystrength强度: intensity|Strength|Density 刚强度: stiffness|stiffne|westbank stiffness光强度: light intensity|intensity箍筋hooping箍筋: stirrup|reinforcementstirrup|hooping箍筋柱: tied column|hooped column 形箍筋: u stirrup u预应力元件预应力元件: prestressed element等效荷载equivalent load等效荷载: equivalent load等效荷载原理: principle of equivalent loads等效负载等效荷载等值负载: equivalentload模型matrix model mould pattern承载能力极限状态承载能力极限状态: ultimate limit states正常使用极限状态serviceability limit state正常使用极限状态: serviceability limit state正常使用极限状态验证: verification of serviceability limit states弹性elasticityspringinessspringgiveflexibility弹性: elasticity|Flexibility|stretch彈性: Elastic|Elasticidad|弾性弹性体: elastomer|elastic body|SPUA平截面假定plane cross-section assumption 平截面假定: plane cross-section assumption抗拉强度intensity of tension tensile strength安全系数safety factor标准值standard value标准值: standard value,|reference value 作用标准值: characteristic value of an action重力标准值: gravity standard设计值value of calculationdesign value设计值: design value|value|designed value 作用设计值: design value of an action荷载设计值: design value of a load可靠度confidence levelreliabilityfiduciary level可靠度: Reliability|degree of reliability 不可靠度: Unreliability高可靠度: High Reliability几何特征geometrical characteristic几何特征: geometrical characteristic 配位几何特征: coordinated geometric feature流域几何特征: basin geometric characteristics塑性plastic nature plasticity应力图stress diagram应力图: stress diagram|stress pattern 谷式应力图: Cremona's method机身应力图: fuselage stress diagram压应力crushing stress压应力: compressive stress|compression stress抗压应力: compressive stress|pressureload内压应力: internal pressure stress配筋率ratio of reinforcement reinforcement ratioreinforcement percentage配筋率: reinforcement ratio平均配筋率: balanced steel ratio纵向配筋率: longitudinal steel ratio有限元分析finite element analysis有限元分析: FEA|finite element analysis (FEA)|ABAQUS反有限元分析: inverse finite element analysis有限元分析软件: HKS ABAQUS|MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN有限元法finite element method有限元法: FInite Element|finite element method积有限元法: CVFEM线性有限元法: Linear Finite Element Method裂缝控制裂缝控制: crack control控制裂缝钢筋: crack-control reinforcement检查，核对，抑制，控制，试验，裂缝，支票，账单，牌号，名牌: check应力集中stress concentration应力集中: stress concentration应力集中点: hard spot|focal point of stress应力集中器: stress concentrators主拉应力principal tensile stress主拉应力: principal tensile stress非线性nonlinearity非线性振动nonlinear oscillationsnonlinear vibration非线性振动: nonlinear vibration非线性振动理论: theory of non linear vibration非线性随机振动: Nonlinear random vibration弯矩flexural momentment of flexion (moment of flexure) bending momentflexural torque弯矩: bending moment|flexural moment|kN-m 弯矩图: bending moment diagram|moment curve双弯矩: bimoment弯矩中心center of momentsmoment center弯矩中心: center of moments|momentcenter弯矩分配法moment distribution momentdistribution弯矩分配法: hardy cross method|cross method弯矩图bending moment diagrammoment curvemoment diagram弯矩图: bending moment diagram|moment curve最终弯矩图: final bending moment diagram 最大弯矩图: maximum bending momentdiagram剪力shearing force剪力: shearing force|shear force|shear 剪力墙: shear wall|shearing wall|shear panel剪力钉: shear nails|SHEAR CONCRETE STUD弹性模量elasticity modulus young's modulus elastic modulus modulus of elasticity elastic ratio剪力图shear diagram剪力图: shear diagram|shearing force diagram剪力和弯矩图: Shear and Moment Diagrams 绘制剪力和弯矩图的图解法: Graphical Method for Constructing Shear and Moment Diagrams剪力墙shear wall剪力墙: shear wall|shearing wall|shear panel抗剪力墙: shearwall剪力墙结构: shear wall structure轴力轴力: shaft force|axial force螺栓轴力测试仪: Bolt shaft force tester 轴向力: axial force|normal force|beam框架结构frame construction等参单元等参数单元等参元: isoparametricelement板单元板单元: plate unit托板单元: pallet unit骨板骨单元: lamella/lamellaeosteon梁(surname) beam of roof bridge桥梁bridge曲率curvature材料力学mechanics of materials结构力学structural mechanics结构力学: Structural Mechanics|theory of structures重结构力学: barodynamics船舶结构力学: Structual Mechamics for Ships弯曲刚度flexural rigiditybending rigidity弯曲刚度: bending stiffness|flexural rigidity截面弯曲刚度: flexural rigidity of section弯曲刚度，抗弯劲度: bending stiffness钢管混凝土结构encased structures钢管混凝土结构: encased structures极限荷载ultimate load极限荷载: ultimate load极限荷载设计: limit load design|ultimate load design设计极限荷载: designlimitloadDLL|design ultimate load极限荷载设计limit load designultimate load analysisultimate load design极限荷载设计: limit load design|ultimateload design设计极限荷载: designlimitloadDLL|design ultimate load板壳力学mechanics of board shell板壳力学: Plate Mechanics板壳非线性力学: Nonlinear Mechanics of Plate and Shell本构模型本构模型: constitutive model体积本构模型: bulk constitutive equation 本构模型屈服面: yield surface主钢筋main reinforcing steelmain reinforcement主钢筋: main reinforcement|Main Reinforcing Steel钢筋混凝土的主钢筋: mainbar悬臂梁socle beam悬臂梁: cantileverbeam|cantilever|outrigger悬臂梁长: length of cantilever 双悬臂梁: TDCB悬链线catenary悬链线: Catenary,|catenary wire|chainette伪悬链线: pseudocatenary 悬链线长: catenary length加劲肋ribbed stiffener加劲肋: stiffening rib|stiffener|ribbed stiffener短加劲肋: short stiffener支承加劲肋: bearing stiffener技术标准technology standard水文水文: Hydrology水文学: hydrology|hydroaraphy|すいもんがく水文图: hydrograph|hydrological maps招标invite public bidding投标(v) submit a bid bid for连续梁through beam连续梁: continuous beam|through beam 多跨连续梁: continuous beam on many supports悬臂连续梁: gerber beam加劲梁stiff girder加劲梁: stiffening girder|buttress brace 加劲梁节点: stiff girder connection支撑刚性梁，加劲梁，横撑: buttress brace水文学hydrology水文学: hydrology|hydroaraphy|すいもんがく水文學: Hydrologie|水文学|??? ?????? 古水文学: paleohydrology桥梁抗震桥梁抗震加固: bridge aseismatic strengthening抗风wind resistance抗风: Withstand Wind|Wtstan Wn|wind resistance抗风锚: weather anchor抗风性: wind resistance基础的basal桥梁控制测量bridge construction control survey桥梁控制测量: bridge construction controlsurvey桥梁施工桥梁施工控制综合程序系统: FWD桥梁最佳施工指南: Bridge Best Practice Guidelines桥梁工程施工技术咨询: Bridge Construction Engineering Service总体设计overall designintegrated design总体设计: Global|overall design|general arrangement总体设计概念: totaldesignconcept工厂总体设计图: general layout scheme初步设计predesign preliminary plan技术设计technical design技术设计: technical design|technical project技术设计员: TechnicalDesigner|technician技术设计图: technical drawing施工图设计construction documents design施工图设计: construction documents design 施工图设计阶段: construction documents design phase基本建设项目施工图设计: design of working drawing of a capital construction project桥台abutment bridge abutment基础foundation basebasis结构形式structural style结构形式: Type of construction|form of structure表结构形式: list structure form屋顶结构形式: roof form地震earthquake地震活动earthquake activityseismic activityseismic motionseismicity地震活动: Seismic activity|seismic motion地震活动性: seismicity|seismic 地震活动图: seismicity map支撑体系支撑体系: bracing system|support system 物流企业安全平台支撑体系: SSOSP公路桥涵公路施工手册-桥涵: Optimization of Road Traffic Organization-Abstract引道approach roadramp wayapproach引道: approach|approach road引道坡: approach ramp|a roachramp 引道版: Approach slab装配式装配式桥: fabricated bridge|precast bridge装配式房屋: Prefabricated buildings 装配式钢体: fabricated steel body耐久性wear耐久性: durability|permanence|endurance 不耐久性: fugitiveness耐久性试验: endurance test|lifetest|durability test持久状况持久状况: persistent situation 短暂状况短暂状况: transient situation 偶然状况偶然状况: accidental situation永久作用永久作用: permanent action永久作用标准值: characteristic value of permanent action可变作用可变作用: variable action可变作用标准值: characteristic value of variable action可变光阑作用: iris action偶然作用偶然作用: accidental action偶然同化（作用）: accidental assimilation 作用效应偶然组合: accidental combination for action effects作用代表值作用代表值: representative value of an action作用标准值作用标准值: characteristic value of an action地震作用标准值: characteristic value ofearthquake action可变作用标准值: characteristic value ofvariable action作用频遇值作用频遇值 Frequent value of an action安全等级safe class安全等级: safety class|Security Level|safeclass生物安全等级: Biosafety Level 生物安全等級: Biosafety Level作用actionactivity actionsactseffectto play a role设计基准期design reference period设计基准期: design reference period作用准永久值作用准永久值: quasi－permanentvalueofanaction作用效应作用效应: effects of actions|effect of an action互作用效应: interaction effect质量作用效应: mass action effect作用效应设计值作用效应设计值 Design value of an action effect分项系数分项系数: partial safety factor|partial factor作用分项系数: partial safety factor for action抗力分项系数: partial safety factor for resistance作用效应组合作用效应组合: combination for action effects作用效应基本组合: fundamental combination for action effects作用效应偶然组合: accidental combination for action effects结构重要性系数结构重要性系数Coefficient for importance of a structure桥涵桥涵跟桥梁比较类似，主要区别在于:单孔跨径小于5m或多孔跨径之和小于8m的为桥涵,大于这个标准的为桥梁公路等级公路等级: highway classification标准:公路等级代码: Code for highway classification标准:公路路面等级与面层类型代码: Code for classification and type of highway pavement顺流fair current设计洪水频率设计洪水频率: designed flood frequency水力water powerwater conservancyirrigation works水力: hydraulic power|water power|water stress水力学: Hydraulics|hydromechanics|fluid mechanics水力的: hydraulic|hydrodynamic|hyd河槽river channel河槽: stream channel|river channel|gutter 古河槽: old channel河槽线: channel axis河岸riverside strand河岸: bank|riverside|river bank 河岸林: riparian forest河岸权: riparian right河岸侵蚀stream bank erosion河岸侵蚀: bank erosion|stream bank erosion河岸侵蚀河岸侵食: bank erosion 河岸侵蚀, 堤岸冲刷: bank erosion高架桥桥墩高架桥桥墩: viaduct pier桥梁净空高潮时桥梁净空高度: bridge clearance行车道lane行车道: carriageway|traffic lane|Through Lane快行车道: fast lane西行车道: westbound carriageway一级公路A roadarterial roadarterial highway一级公路: A road arterial road arterial highway一级公路网: primaryhighwaysystem二级公路b roadsecondary road二级公路: B road, secondary road涵洞culvert涵洞: culvert梁涵洞: Beam Culverts 木涵洞: timber culvert河床riverbedrunway河床: river bed|bed|stream bed冰河床: glacier bed型河床: oxbow|horseshoe bend|meander loop河滩flood plainriver beach河滩: river shoal|beach|river flat 河滩地: flood land|overflow land 河滩区: riffle area高级公路high-type highway高级公路: high-typehighway高架桥trestleviaduct高架桥: viaduct|overhead viaduct高架橋: Viadukt|Viaducto|高架橋高架桥面: elevated deck洪水流量volume of floodflood dischargeflooddischarge洪水流量: flood discharge|flood flow|peak discharge洪水流量预报: flooddischargeforecast平均年洪水流量: average annual flood设计速度design speed设计速度: design speed|designedspeed|design rate设计速度，构造速度: desin speed|desin speed <haha最大阵风强度的设计速度: VB Design Speed for Maximum Gust Intension跨度span紧急停车emergency shutdown (cut-off)emergency cut-off紧急停车: abort|panic stop|emergency stop 紧急停车带: lay-by|emergency parkingstrip紧急停车阀: emergency stop valve减速gear downretardment speed-down deceleration slowdown车道traffic lane路缘带side tripmarginal stripmargin verge路缘带: marginal strip|side strip|margin verge路肩shoulder of earth body路肩: shoulder|verge|shoulder of road 硬路肩: hard shoulder|hardened verge 软路肩: Soft Shoulder最小值minimum value最小值: minimum|Min|least value 求最小值: minimization找出最小值: min最大值max.最大值原理principle of the maximummaximum principlemaximal principle最大值原理: maximum principle,|maximal principle离散最大值原理: discrete maximum principle极大值原理，最大值原理: maximum principle车道宽度车道宽度: lane-width自行车道cycle-track自行车道: bicycle path|cycle path|cycle track旗津环岛海景观光自行车道: Cijin Oceanview Bike Path自行车道专供自行车行驶的车道。

CellSpar平台结构总体强度分析

Cell Spar 平台结构总体强度分析马哲，齐凯（大连理工大学土木水利学院，辽宁大连 116024）摘要：介绍Cell Spar 平台的发展及结构形式，针对我国南海海域海况和平台作业要求，对平台进行选型，使用ANSYS 软件对Cell Spar 平台的整体结构进行有限元模拟，给出了环境荷载的选取依据，并通过作业海况和自存海况两种环境条件下的总体强度分析，确定CellSpar 平台主体结构及关键部位的应力水平和强度要求，从而建立Cell Spar 平台总体强度分析的方法。

关键词：Cell Spar 平台；结构强度；有限元海洋石油的储量占世界总储量的2/3 以上，而海洋石油储量的90%以上分布在水深200~6 000 m 之间的海域，目前世界上已发现并投入生产的200 多个海上油气田中绝大多数水深在500 m 以内。

随着近几十年来人们对近海浅水油气资源的开发，浅水油气开发技术日渐成熟，为石油工业进军深海作了充分的技术准备。

目前深水和超深水采油已经成为近年来世界海洋油气开发的主要趋势，深水采油平台则成为进行深水海洋钻井采油的最关键设备。

现有的深水采油平台包括半潜式采油平台、船式FPSO 、TLP 平台和Spar 平台。

其中Spar 平台是最新型的深海采油平台。

Spar 平台与现有的其他深海采油平台相比具有适宜深水作业，灵活性好、经济性好等优势。

目前，国际上Spar 平台共分为三代，Cell Spar 是第三代Spar 平台，比其他形式的Spar 平台具有更好的灵活性和经济性。

Spar 平台的设计和制造具有很强的垄断性，其技术主要集中在国外少数几个大公司手中。

国内对Spar 平台，特别是Cell Spar 平台的研究还完全处于起步阶段，对其各种性能还不是十分了解。

加快对Spar 平台的研究，缩小与国际先进水平的差距，对我国深海石油开发具有重要的战略意义。

对于Cell Spar 平台来说，进行结构选型分析、结构水动力及荷载分析、结构及动力响应分析以及平台整体模型试验是研究Cell Spar 平台的关键技术，对我国自行设计和制造Cell Spar 平台具有重要意义。

桥梁工程英语词汇

空心板梁: hollow slab beam 主梁截面: girder section 边、中跨径: side span &middle spin girder 主梁: girder|main beam|king post 桥主梁: bridge girder 主梁翼: main spar
单墩: single pier 单墩尾水管: single-pier draught tube 单墩肘形尾水管: one-pier elbow draught tube
arch bridge 拱桥: hump bridge|arch bridge|arched bridge 拱桥: Arch bridge|Puente en arco|Pont en arc 鸠拱桥: Khājū
intensity strength 强度: intensity|Strength|Density 刚强度: stiffness|stiffne|westbank 光强度: light intensity|intensity
suspension bridge 悬索桥: suspension bridge|su e io ridge 悬索桥: Suspension bridge|Puente colgante 加劲悬索桥: stiffenedsuspensionbridge
prestressed concrete 预应力混凝土: prestressed concrete|prestre edconcrete 预应力混凝土梁: prestressed concrete beam 预应力混凝土管: prestressed concrete pipe
裂缝跨越刚构桥刚度比等截面粱桥梁工程悬索桥预应力混凝土
crack crevice

Spar平台结构型式及总体性能分析

万方数据第３７卷第５期杨雄文，等：Ｓｐａｒ平台结构型式及总体性能分析台）、桁架式平台（ＴｒｕｓｓＳｐａｒ）和多柱式平台（ＣｅｌｌＳｐａｒ）。

世界上第１座传统式Ｓｐａｒ平台是１９９６年在墨西哥湾建成下水的ＮｅｐｔｕｎｅＳｐａｒ。

从设计到平台正式采油，一共只花了２５个月，一开始就显示了高效率的特点，其工作记录也显示了高度的稳定性，大大提高了业主对Ｓｐａｒ技术的信心。

到２０００年，世界上已经发展了３座传统式Ｓｐａｒ平台，分别为ＮｅｐｔｕｎｅＳｐａｒ（５８８ｍ）、ＧｅｎｅｓｉｓＳｐａｒ（７９２ｍ）和ＨｏｏｖｅｒＳｐａｒ（１４６３ｍ），其中，ＧｅｎｅｓｉｓＳｐａｒ安装了一座钻探深度可达７６２０ｍ的全装钻塔，具备自行钻探的能力，是世界上第１座钻探和采油Ｓｐａｒ平台，ＨｏｏｖｅｒＳｐａｒ是目前在役的规模最大的Ｓｐａｒ。

桁架式Ｓｐａｒ平台的概念是ＤｅｅｐＯｉｌＴｅｃｈｎｏｌｏ—ｇｙ公司和ＳｐａｒＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司提出的，并于２００１年第１次应用于Ｎａｎｓｅｎ／Ｂｏｏｍｖａｎｇ油田。

自２００１年第ｌ座ＴｒｕｓｓＳｐａｒ——ＮａｎｓｅｎＳｐａｒ安装下水，目前全世界已有９座ＴｒｕｓｓＳｐａｒ先后建成下水，还有２座在建。

其中包括２００４年初安装下水的世界上最大的Ｓｐａｒ平台一一ＢＰ石油公司的Ｈｏｌ－ｓｔｅｉｎＳｐａｒ，Ｄｏｍｉｎｉｏｎ石油公司的ＤｅｖｉｌｓＴｏｗｅｒＳｐａｒ以及世界上第１座采用尼龙塑料系泊索系统的ＭａｄＤｏｇＳｐａｒ。

由于各种最新技术的采用，到２００４年底，新建成的ＴｒｕｓｓＳｐａｒ已在多个方面取得了创造性的突破，为Ｓｐａｒ向深水、超深水进军提供了方向。

但是不管是传统式Ｓｐａｒ平台还是桁架式Ｓｐａｒ平台，它们都有一个共同的缺点就是体形庞大，造价昂贵，而且其庞大的主体对建造船坞的要求很高。

目前几乎所有的Ｓｐａｒ平台的主体都是在欧洲和亚洲建造的，然后用特种船舶运输到墨西哥湾进行组合和安装，运费昂贵，且不易于安装。

有限元法在边坡稳定及加固分析中的应用

第25卷第5期重庆交通学院学报2006年10月Vo1 25N o 5JOU RNAL OF CH ONGQING JIAOTONG U NIVERSITY Oct.,2006有限元法在边坡稳定及加固分析中的应用李卫庆1,2*(1 湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082;2 广西区交通基建管理局,广西南宁530021)摘要:针对一个边坡工程实例,将强度折减理论应用于边坡稳定及加固的弹塑性有限元分析中,分析了边坡加固前后的稳定性并与传统极限平衡法计算结果进行比较.计算结果表明,采用强度折减有限元法不需要任何假设,即可求出边坡的稳定安全系数和滑动面,还能求出抗滑桩桩身弯矩、剪力,为桩身强度验算提供依据,是进行边坡加固前后稳定性评价和进行支挡结构设计的有效方法,能够在工程实际中加以运用.关键词:边坡;稳定性分析;强度折减法;抗滑桩中图分类号:T U432 文献标识码:A 文章编号:1001-716X(2006)05-0085-03边坡稳定分析是经典土力学问题之一,至今仍未获得圆满解决.经过一个多世纪的发展,边坡稳定分析方法有了许多新的发展,出现了许多新的理论.目前用得较多的稳定性分析方法主要有:极限平衡法、极限分析法、有限元法[1].极限平衡法是根据斜坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析斜坡各种破坏模式下的受力状态,以及斜坡体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价斜坡的稳定性.根据不同的假设,极限平衡法包括:瑞典圆弧滑动法、简化Bisho p 法、Janbu的严格条分法、M org enstern-Prince法、Sarm a法、传递系数法等.总体说来极限平衡法必须事先知道滑面的形状和位置,并且不能反映岩土体的应力应变关系.土力学极限分析法是假定岩土体为刚塑性体,当岩土体应力小于屈服应力时,象刚体一样不变形,然而一旦岩土体应力达到屈服应力,即使在应力不变的情况下,岩土体也会象理想塑性体那样产生无限制的塑性变形-塑性流动,岩土体局部或全部进入塑性状态,土坡失稳,此时作用于土坡的荷载(包括自重)就等于极限荷载.这类问题的求解通常借助于塑性力学中的塑性极限方法.目前极限分析也只能对简单稳定性问题进行近似分析.20世纪70年代有限元法被引入到边坡稳定分析中[2],因其能反映岩土体的应力应变关系和边坡失稳的渐进过程,目前该法已经在边坡分析中得到较广泛的应用,而且逐渐从最初的线弹性有限元发展到弹塑性有限元方法.特别是日趋完善的强度折减有限元法,在坡体有详细勘察资料(即知道坡体及其滑面的位置、形状与强度值)的基础上,不需任何假设,即自动求出坡体的安全系数和滑面[3-6].本文针对一个实际的边坡工程,采用极限平衡法和有限元法分析其加固前后的稳定性.计算结果表明,基于强度折减理论的有限元法不但能获得岩土体的应力应变关系和土体的渐进破坏过程,而且能获得边坡的安全系数和滑动面,还能求出抗滑桩桩身弯矩、剪力,为桩身强度验算提供依据,是进行边坡加固前后稳定性评价和进行支挡结构设计的有效方法,能够在工程实际中加以运用.1基于强度折减理论的有限元法1 1基本原理选取一定的折减系数,将岩土体强度参数粘聚力c、内摩擦角按公式c =c/F、 = arctan(tan /F)进行折减,将折减后所得参数作为输入,进行边坡非线性有限元计算,若计算收敛,则边坡仍处于稳定状态.通过不断增加折减系数F,反复对边坡进行非线性有限元计算,直至达到临界破坏状态(即在指定的收敛准则下非线性有限元计算不能收敛为止),此时得到的折减系数即为边坡的稳定安全系数.1 2本构模型与屈服准则考虑到边坡失稳只涉及力与强度问题,工程分析中通常采用理想弹塑性本构模型就已足够.岩土*收稿日期:2005-09-20作者简介:李卫庆(1965-),男,广西南宁人,高级工程师,从事道路与桥梁建设管理工作.体的屈服准则均采用了广义米赛斯(Mises )准则,其通式为I 1=J 2=k (1)式中,I 1,J 2 分别为应力张量的第一不变量、应力偏量的第二不变量,式(1)是一个岩土类材料通用的表达式, 、k 为与岩土材料强度参数c 、有关的常数,按照广义塑性理论[7],通过变换、k 的表达式就可以在有限元中实现不同的屈服准则.当、k 满足下列表达式=2sin 3(3-sin ),k =6c cos3(3-sin )(2)时屈服面在兀平面为不等角度的六边形的外接圆(DP1).当、k 满足下列表达式=23sin 23 (9-sin 2)(3)k =63c cos23 (9-sin 2 )(4)时为徐干成、郑颖人(1990)提出的莫尔-库仑等面积圆屈服准则(DP4),其面积等于不等角六边形莫尔-库仑屈服准则,它具有很高的计算精度[4-5].应当说明的是,ANSYS 软件中应用的是D -P 准则中的DP1屈服准则,本文采用DP4准则.采用不同的屈服条件得到的安全系数是不同的,但这些屈服条件可以相互转换.通过外接圆屈服准则与莫尔-库仑等面积圆屈服准则间的转换系数即可将外接圆屈服准则求得的安全系数转换成莫尔-库仑等面积圆屈服准则条件下的安全系数.2工程应用2 1边坡概况广西某库区边坡工程,因公路切坡引起边坡滑塌,主滑坡体断面如图1,边坡材料的物理力学特性参数见表1.图1 主滑坡体断面有限元计算中,滑体、滑带和下伏稳定岩层均采用6结点二次三角形平面单元模拟,下面为固定约束,左右为X 方向约束.表1 材料物理力学参数材料名称重度弹性模量泊松比内聚力内摩擦角备注kN/m 3M P a kPa 滑体20 5300 330 018 50滑带20 5300 318 010 70滑体下伏稳定岩层23 71 6 1030 220030桩(C 25砼)2429 1030 2按线弹性材料处理边坡加固2 2边坡加固前的稳定性分析从高切坡现状来看,坡体中后部出现不同裂缝,切坡坡面附近出现多处小型滑移垮塌,切坡变形体处于欠稳定状态.按极限平衡法(Spencer 法)计算稳定系数,切坡最不利工况稳定系数为1 104,强度折减有限元法计算稳定安全系数为1 100,两者计算结果十分接近,表明强度折减有限元法具有较高的计算精度.有限元计算可以搜索到边坡处于极限状态时的滑动面如图2.从计算结果来看,边坡稳定安全系数不满足稳定性要求(三类边坡安全系数为1 25)[8].从现场情况看,该高切坡前缘多处小型滑移垮塌,分布有呈条带状的湿地和小泉眼,随着高切坡形成时间的逐渐增长,有可能发生更大规模的滑塌变形.一旦发生大规模的滑塌变形,可能造成的直接经济损失约400万元.综合分析,该高切坡总体属欠稳定切坡,需要治理.图2边坡极限状态的滑动面(F =1 10)2 3边坡加固后的稳定性分析该边坡在不利工况下稳定系数约为1 100,未达到三级边坡安全系数大于1 25的要求,根据场地边坡的工程地质特征,结合场地边坡的平面布置要求,拟采用抗滑桩加固边坡.抗滑桩采用人工挖孔钢筋砼方桩,尺寸为1 5 2 0m ,桩距4m,桩芯砼强度C25,受力主筋采用二级螺纹钢筋,箍筋采用一级钢筋.桩嵌入中等风化岩石为6m,共设置21根.在坡后缘设置截水沟,在坡体中设置排水沟,加固后的断面如图1.同样,采用非线性有限元分析软件对该边坡的86 重庆交通学院学报第25卷主滑剖面进行加固后的稳定性分析计算,计算参数和边界条件与加固前稳定性分析相同,抗滑桩采用Beam3梁单元模拟.当强度折减系数为1 25时,主滑剖面加固后抗滑桩桩身弯矩如图3,桩身剪力如图4.图3抗滑桩桩身弯矩(F =1 25)图4 抗滑桩桩身剪力(F =1 25)从图3和图4可知,当采用抗滑桩,且安全系数达到1 25时,抗滑桩桩身的最大弯矩为9840kN.m,最大剪力2870kN.与传统极限平衡法(不平衡推力法)计算的计算结果比较如表2.表2 不同方法计算抗滑桩最大内力结果传统方法受荷段荷载分布类型为三角形分布受荷段荷载分布类型为矩形分布有限元方法弯矩(kN.m)7306100869840剪力(kN )234731122870由表2可见,不同方法计算得到的抗滑桩内力各不相同,主要原因在于滑坡推力的大小以及滑坡推力的分布形式不同,传统方法因抗滑桩受荷段荷载分布类型的假设不同内力相差较大.而采用有限元法受力概念更为明确,计算得到的内力作为抗滑桩设计的依据更具合理性.3 结论1)采用强度折减有限元法分析边坡稳定问题,不需任何假定,通过强度折减即可较为精确地计算边坡的稳定安全系数以及边坡处于极限状态时潜在滑动面,是进行边坡稳定分析的一种有效方法.2)采用强度折减有限元法不但可适用于任意复杂的边界条件,且能够模拟边坡岩土体与支挡结构的共同作用.3)算例结果表明,加固前该边坡未达到规范规定的安全系数,需要治理;采用抗滑桩加固后,不同方法计算得到的抗滑桩最大内力各不相同,传统方法计算结果因假设不同相差较大,而采用有限元法受力概念更为明确,计算得到的内力作为抗滑桩设计的依据更具合理性.参考文献:[1] 陈祖煜.土质边坡稳定性分析的原理和方法[M ].北京:中国水利水电科学研究院,2000.[2] GRIF FIT H D V ,L AN E P A.Slope st abilit y analy sisby finite element s [J ].Geotechnique,1999,49(3):387-403.[3] FEI CA I,KEIZO U G AI.N umerical analysis o f thestability of a slo pe r einfo rced w ith piles [J].Soils and Fo undations,F eb.2000,40(1):73-84.[4] 赵尚毅,郑颖人,时卫民,等.用有限元强度折减法求滑坡稳定安全系数[J].岩土工程学报,2002,(3):343-346.[5] 郑颖人,赵尚毅,邓卫东.岩质滑坡破坏机制有限元模拟分析[J].岩石力学与工程学报[J].2003,22(12):1943-1953.[6] 栾茂田,武亚军,年廷凯.强度折减有限法中边坡失稳的塑性区判据及其应用[J].防灾减灾工程学报,2003,23(3):1-8.[7] 郑颖人,沈珠江,龚晓南.广义塑性力学-岩土塑性力学原理[M ].北京:中国建筑工业出版社,2002.[8] GB50330-2002.建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.(下转100页)87第5期李卫庆:有限元法在边坡稳定及加固分析中的应用图1 向家坡JB5监测点位移实际及预测曲线4 结论本文根据向家坡滑坡实际监测资料,采用指数平滑法对该滑坡空间位移进行了建模和预测,其研究结果表明,该方法具有较高的精度,可应用于实际工程中.参考文献:[1] 杨达源,闾国年.自然灾害学[M ].北京:测绘出版社,1993.[2] 肖庭延.实用预测技术及应用[M ].武汉:华中理工大学出版社,1993:16-18.[3] 吕金虎,陆君安,陈士华.混沌时间序列分析及其应用[M ].武汉:武汉大学出版社,2002.[4] 项静恬,史久恩.非线性系统中数据处理的统计方法[M ].北京:科学出版社,2000.The application of the exponential smoothing method in thelandslide treating engineeringLI Jian -feng 1,2, ZH ANG We-i zho ng 2, YIN Guang -zhi 2, KANG Qin -ro ng 2, CH ENG Guo -jian 2(1 Bureau of Geo lo gical Explo ration of Chongqing P rov ince,208-Branch o f Hg drog eolog y &Eng ineer ing,Cho ng qing 400700,China;2 College o f Resource and Env ir onmental Sciences,Chongqing U niv ersity ,Chongqing 400044,China)Abstract:T he forecasting mo del of ex po nential smo othing is a v alid metho d in forecasting and decision -making.Firstly,the ex-ponential smo othing method is pr esented in the paper.Secondly,in lig ht of the real landslide condit ions,a model is established for the special displacement o f some observat ion po ints and the predictio n w hich is based on this model came out.T he fo recast results show that the er ro rs betw een the fo recast v alues and the fact values erro r little.I t show s that the model may be w ell a p -plied o n the fo recast o f the landslide defor matio n.t he method can be used in real eng ineer ing.And the decisio n -making can de -pend on the results w e get fr om the model.Key words:ex ponential smoo thing;landslide;for ecast(上接87页)Slope stability and strengthening analysis base on FEMLI We-i qing 1,2(1.Colleg e of Civ il Engineer ing,Hunan U niv ersity ,Chang sha 410082,China;2.G uang xi Co mmunicationsI nfr ast ructur e Co nstr uction Administr atio n Bur eau,Guang x i N anning 530021,China)Abstract:In this paper ,A n elasto-plastic strength r eductio n F EM is utilized in the analy sis of slo pe stability and r einfo rcing and is compared wit h the equilibrium method.T he r esults sho w that the strength r eduction F EM is can automatically find out the accurate critical slip sur faces and co rr esponding safety facto rs.M or eover ,it can still find out the g lide o rder of each slip sur face under no any hy po thesis,and the internal forces of suppor t pile ar e obtained.It is an effective method for the analy sis of slo pe stability and reinfo rcing,and it is feasible to engineering applicatio n.Key words:slope;stability analysis;F EM by strengt h r eductio n;suppo rt pile100 重庆交通学院学报第25卷。

斜拉索主塔锚固区局部应力分析

斜拉索主塔锚固区局部应力分析摘要：斜拉桥索塔锚固区域结构复杂、受力集中，是控制设计的关键部位。

了解锚固区域在斜拉索作用下的应力分布情况十分重要。

对某斜拉桥索塔锚固区建立有限元模型，并对其在环向预应力作用下和成桥状态下应力进行计算分析，得出索塔锚固区应力状态并提出一些建议。

关键词：斜拉桥索塔锚固区局部应力分析1 项目概况主桥采用独塔双柱双跨双索面预应力混凝土斜拉桥，墩塔梁固结体系，跨径组合为2×110m，桥面标准宽度为23.2m（拉索区为23.6m）。

采用双边主梁截面，边主梁采用箱形断面，边主梁最低点高2.6m。

主塔墩总高为66.7m（塔座以上）。

上塔柱为2根一字型，主梁以上塔高51.6m，箱型断面，下塔柱采用倒梯形结构形式。

图1计算区域示意图图21/4塔柱σ1应力云图图3S17拉索锚块上缘截面σy应力云图2模型建立2.1 节段选取主塔在锚固段沿高度方向共有斜拉索17对，锚固段塔高约30米，全塔高度在梁上部分为51.6米。

由于索力分布为上大下小，且与水平面夹角度数分布为上小下大，这样造成斜拉索对塔的水平作用分力分布规律为上大下小，考虑到仅选取部分节段能够满足计算精度要求，因此选取主塔塔顶段索力最大五对索范围（斜拉索编号为S13～S17和S13’～S17’，高度方向共10m段）建立有限元模型。

笔者采用大型通用有限元软件ANSYS对索塔节段建立模型，分析了其在张拉预应力工况、运营阶段最不利工况下的应力分布情况，并得出了一些有益的结论。

2.2 相关参数选取建模过程中采用solid45单元来模拟混凝土，link8单元模拟预应力钢束，shell181单元模拟垫板和索孔套管，模型节点总数为58239个，单元总数为292168个，采用降温模拟环形预应力，等效面荷载模拟拉索荷载。

在模型中没有考虑普通钢筋的影响，且认为结构处于线弹性状态。

混凝土的弹性模量、泊松比以及容重根据设计值分别取3.55×104 MPa，0.2和25 kN/m3。

海洋平台-30题答案

海洋平台-30题答案(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--红字的为待完善或不确定的1.海洋平台按运动方式分为哪几类列举各类型平台的代表固定式平台导管架平台活动式平台着底式平台（坐底式平台、自升式平台）漂浮式平台（半潜式平台、钻井船）。

半固定式平台牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（ TLP）：2.海洋平台有哪些类型各有哪些优缺点固定式平台优点：整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强缺点：机动性能差, 较难移位重复使用活动式平台优点：机动性能好缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求半固定式平台优点：适应水深大，优势明显缺点：较多技术问题有待解决3.设计半潜式平台的关键技术有哪些总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。

（深水半潜式）4.设计SPAR平台的关键技术有哪些目前对Spar平台的研究主要集中在平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、垂荡板和侧板的设计研究以及平台主体与系泊系统、平台构件之间的相互作用的耦合分析,同时,浮力罐与支架间的碰撞问题近年来也成为研究的热点问题之一5.海洋平台的设计载荷分为哪三类各类载荷的定义使用荷载：平台安装后，在整个使用期间，平台受到的除环境荷载以外的各种荷载。

环境荷载：由海洋的风、波浪、海流、海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载。

施工荷载：平台在施工期间所受到的荷载，是发生在建造、装船、运输、下水、安装等阶段的暂时性荷载。

6.在导管架平台建造过程中常见的施工措施有哪些吊装力：平台预制和安装过程中对平台组件的起吊力。

装船力：直接吊装&滑移装船，强度&稳性校核。

运输力：驳船装运&浮运，支撑力&拖航力。

下水力和扶正力：导管架平台安装。

安装期地基反力：地基的支撑力。

7.在海洋平台服役的过程中使有载荷有哪些同下8.试分析活动载荷和固定载荷有哪些固定荷载：作用在平台上的不变荷载，当水位一定时荷载为一定值。

有限元分析 (FEA) 方法(PPT 13)

有限元模型
.
A-4
自由度（DOFs）
自由度(DOFs) 用于描述一个物理场的响应特性。
UY ROTY
ROTZ UZ
UX ROTX
结构 DOFs
方向
结构热电
流体磁
自由度
位移温度电位压力磁位
September 30, 1998
.
A-5
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。
September 30, 1998
.
A-12
单元形函数(续)
遵循原则:
• 当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并接受该种单元类型所假定的单元形函数。
• 在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必须确保分析时有足够数量的单元和节点来精确描述所要求解的问题。
September 30, 1998
September 30, 1998
.
A-7
节点和单元 (续)
信息是通过单元之间的公共节点传递的。
. . 2 nodes ...
A
B
.. .
分离但节点重叠的单元 A和B之间没有信息传递（需进行节点合并处理）
September 30, 1998
.
1 node
...
A
B
...
具有公共节点的单元之间存在信息传递
September 30, 1998
.
A-10
单元形函数(续)
DOF值二次分布
.
.
1
节点
单元
二次曲线的线性近 (不理想结果)
真实的二次曲线
.
.
2

向量式有限元在海洋工程领域中的应用

向量式有限元在海洋工程领域中的应用摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的现代化建设的发展也突飞猛进。

目前对海洋工程结构物的运动以及海洋结构物之间的相互作用过程中，应力、应变的求解方法是主要通过传统有限元方法进行求解，但传统有限元在求解结构的大变形、大变位、弹塑性、倒塌、碰撞等非连续或非线性等力学行为时由于不收敛等原因容易出现无解的情形。

向量式有限元是由普渡大学丁承先教授等提出，是基于向量式结构力学和数值计算提出的一种新型的数值计算方法，是求解结构的大变形、大变位、弹塑性、倒塌、碰撞等非连续或非线性等力学行为的新方法。

与传统的有限元相比，有很大区别，总体来说向量式有限元是以结构的物理模型为基础，引用广义向量力学作为运动和变形的准则，选择直接以数值计算方法中常用的点值取代传统分析力学中的连续函数微分控制方程作为结构行为描述的方式。

关键词：向量式有限元；海洋工程领域；应用引言向量式有限元已逐漸应用于各类工程结构的分析，为工程结构的力学分析提供了新方法。

该文首先介绍了向量式有限元的基本原理，紧接着总结了向量式有限元的在海洋工程领域的应用现状，并将向量式有限元和传统有限元进行对比，紧接着介绍了目前向量式有限元在海洋工程领域的主要应用，最后提出了向量式有限元在海洋工程领域的应用前景。

1向量式有限元的基本概念1.1 点值描述经典力学的一个基本假设是构件由无限多个点构成，向量式有限元也假设构件由无限多个点组成，但从这无限多个点中取出有限个点，用取出的有限个点去描述构件的任意时刻的位置状态。

将点与点之间的构件质量分配到相邻的两个点上，因此，整个杆件的运动状态可以用有限多个运动的质点来描述，而质点的运动可以用牛顿运动公式来计算，荷载、内力和运动的约束用力与点位移来描述，点与其他点之间的位置用一组标准的内插函数来计算。

1.2 途径单元将构件上任一个空间点的时间轨迹也用一个时间段来描述，而空间点从一个空间位置运动到另一个空间位置需要一定的时间段，空间点在该时间段内的具体位移可以通过牛顿第二定律来描述，而为了数值计算的方便，我们将空间点从一个空间位置运动到另一个空间位置需要的时间进行标准化，即认为这些时间段是相等的，这个时间段就称为途径单元。

预应力锚索锚固段应力有限元分析

的长度，ｍ；，为钢绞线与注浆体表面抗剪强
度，ＭＰａ。
钢绞线与砂浆间接触面的剪应力分布，如图６。砂浆与岩层间接触面的剪应力分布，如图７。
根据《铁路路基支挡结构设计规范》（ＴＢ１００２５
事铁路、公路路基工程的设计及研究工作。Ｅ — ｍａｉｌ：
１５６５９８４３＠ｑｑ．ｅｏｍ。
程
云，等：预应力锚索锚学参数
２．４．１弹性有限元分析
２Ｋ，
０２Ｋ．０２１（
（３）
０Ｉｑ０２Ｋ
应力很快上升到峰值，且过了峰值后尚有一定的残余强度。由于内锚固段砂浆体为新筑结构，而地层、钢
绞线都是原状体，因此假定砂浆体与地层、钢绞线间
收稿日期：２０１３— ０２— ０６
得出锚索锚固段的应力分布特性，提出锚索有效锚固段长度应根据砂浆与岩层间的抗剪强度来确定，
并应包括在自由段附近出现的局部屈服区或破坏区的长度。关键词：锚固段；数值分析；有限元；剪切应力；剪应力中图分类号：Ｕ４１６．１４文献标志码：Ａ文章编号：１００３— ８８２５（２０１３）０６— ０１６１ — ０４
下＝０．６ＭＰａ，则注浆体与岩体间能提供的抗拔能力
式中Ｄ为注浆体直径，ｍｍ；Ｌ为锚固段长度，ｍ。
长度约为４．２ｍ，其中钢绞线与砂浆间接触面的最大

海洋平台30题答案

红字的为待完善或不确定的1.海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表？固定式平台导管架平台活动式平台着底式平台（坐底式平台、自升式平台）漂浮式平台（半潜式平台、钻井船）。

半固定式平台牵索塔式平台（Spar）：张力腿式平台（TLP）：2.海洋平台有哪些类型？各有哪些优缺点？固定式平台优点：整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强缺点：机动性能差, 较难移位重复使用活动式平台优点：机动性能好缺点：整体稳定性较差，对地基及环境条件有要求半固定式平台优点：适应水深大，优势明显缺点：较多技术问题有待解决3.设计半潜式平台的关键技术有哪些？总体设计技术、系统集成技术、钻井系统集成与钻井设备技术、平台定位技术、结构强度与疲劳寿命分析技术、平台制造技术等。

（深水半潜式）4.设计SPAR平台的关键技术有哪些？目前对Spar平台的研究主要集中在平台动力响应、系泊系统、疲劳分析、垂荡板和侧板的设计研究以及平台主体与系泊系统、平台构件之间的相互作用的耦合分析,同时,浮力罐与支架间的碰撞问题近年来也成为研究的热点问题之一5.海洋平台的设计载荷分为哪三类？各类载荷的定义？使用荷载：平台安装后，在整个使用期间，平台受到的除环境荷载以外的各种荷载。

环境荷载：由海洋的风、波浪、海流、海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载。

施工荷载：平台在施工期间所受到的荷载，是发生在建造、装船、运输、下水、安装等阶段的暂时性荷载。

6.在导管架平台建造过程中常见的施工措施有哪些？吊装力：平台预制和安装过程中对平台组件的起吊力。

装船力：直接吊装&滑移装船，强度&稳性校核。

运输力：驳船装运&浮运，支撑力&拖航力。

下水力和扶正力：导管架平台安装。

安装期地基反力：地基的支撑力。

7.在海洋平台服役的过程中使有载荷有哪些？同下8.试分析活动载荷和固定载荷有哪些？固定荷载：作用在平台上的不变荷载，当水位一定时荷载为一定值。

Spar平台上组块就位过程多浮体结构动力分析的开题报告

Spar平台上组块就位过程多浮体结构动力分析的开题报告题目：Spar平台上组块就位过程多浮体结构动力分析一、研究背景及目的针对海上风电场建设不断扩大规模的背景下，为了有效降低制造、安装和维修等成本，多浮体式海洋平台逐渐成为一个可持续的解决方案。

在多浮体式海洋平台中，Spar平台被广泛运用于深海区域的建设。

Spar平台施工中的组块就位过程对平台的结构动力特性有很大的影响，因此开展Spar平台上组块就位过程多浮体结构动力分析的研究，对于提高Spar平台的安全性、可靠性和经济性有着重要的意义。

本研究旨在探究Spar平台上组块就位过程中多浮体结构的动力特性，研究包括结构的弹性特性、自然频率、振动模态等方面。

同时，分析桶式基础与Spar平台之间的异体结合对振动特性的影响，为Spar平台设计和制造工艺提供科学的理论依据。

二、研究方法本文首先建立Spar平台上组块就位过程中各个组成部分之间的多浮体结构模型，考虑大气环境、海洋水域及复杂地貌对平台的影响，实现对平台的可靠运行条件的建模。

然后通过ANSYS程序模拟Spar平台上组块就位过程中动态特性的变化情况。

具体的研究方法如下：1. 建立Spar平台上组块就位过程多浮体结构有限元模型；2. 将组块在Spar平台上的内力和受力进行计算和分析；3. 通过有限元分析模拟组块就位过程中的动态变化；4. 分析组块就位过程中的自然频率、振型等动态特性；5. 对Spar平台的振动巨浪和海水冲击等环境因素进行模拟；6. 对各个结构部分的位移响应和应力变化进行分析；7. 根据分析结果提出改进性建议和优化方案。

三、预期成果通过此项研究，可以深入研究Spar平台上组块就位过程中的多浮体结构动力特性，为平台的设计和施工提供重要的理论依据，凸显多浮体式海洋平台的可持续性解决方案，并推动海上风电产业的健康发展。

有限元分析技术

第二章有限元分析技术2.1概述有限单元法（Finite Element Method, FEM）是一种以计算机为手段，通过离散化将研究对象变换成一个与原结构近似的数学模型，再经过一系列规范化的步骤以求解应力，应变和位移等参数的数值计算方法。

它是一种通用的近似计算方法，也是解决工程实际问题的强有力的数值计算工具之一。

目前，FEM在航空，航天，机械，汽车，铁路，船舶，交通，建筑，电子，地质矿产，水利水电，石油化工，生物医学以及科学研究领域得到了非常广泛的应用，并越来越受到业界的高度重视。

有限元分析的一般过程如图2-1所示：根据有限元分析的一般过程，在实际应用中主要有两中解决方案：编写程序和应用有限元分析软件。

对于工科类学生而言，大多以应用工程软件为主。

其优点是，学生通过使用软件，可以容易的解决一般的工程实际问题，学习时间短，效率高，但缺点是无法洞察软件所蕴涵的有限元分析理论。

限于篇幅，本章以介绍软件应用为主。

用于有限元分析的应用软件很多，如SAP 5，ADINA，ANSYS，ALGOR，ABACUS，MARK，NASTRAN ，ASKA 等。

其中，ANSYS 是由美国ANSYS 公司研制开发的大型通用有限元分析软件，是目前市场上最流行，功能最强大的有限元分析软件之一，已广泛应用于多种学科及工程领域。

它不但具有强大的前置处理，求解和后置处理功能，而且提供二次开发工具，并提供多种与CAD 直接转换的接口。

因此，本章主要介绍ANSYS8.0软件的几个基本模块的使用和具体操作。

希望通过三个实训模块的练习，使学生了解有限元分析的基本过程，并初步学会使用和操作ANSYS8.0分析软件。

2.2实训1——衍架的结构静力分析结构静力分析是ANSYS 软件中最简单，应用最广泛的一种功能，它主要用于分析结构在固定载荷（主要包括外部施加的作用力，稳态惯性力如重力和离心力，位移载荷和温度载荷等）作用下所引起的系统或部件的位移，应力，应变和力。

Spar平台建造的滑道承载力分析

９２
中
国
造
船
学术论文
图１三代Ｓａ结构对比图ｐｒ
２主要数据参数
本文主要是以ＴｕｓＳａ平台（ｒｓｐｒ总长约为１０８ｍ，硬舱直径为３ｍ，总重量约为１４０）为例，０２０ｔ
以４滑道（３０３００滑道）为分析目标，对滑道承载力进行计算分析，三维模型如图２所长４ｍ，００ｔ
优势成为其中的佼佼者。Ｓａ平台工程造价低，结构安全性好，是世界上深海油气开采的主力平台类ｐｒ型之一［。目前，已有近２ ” ０座Ｓａ平台投入使用，安全运行多年，具有良好的可靠性。国内目前还ｐｒ
没有Ｓａ平台的相关建造经验，文以青岛场地为例，对Ｓａ平台建造的滑道承载力进行分析研究。ｐｒ本ｐｒ
硬舱靠近码头前沿，滑靴编号由右向左依次为Ｏ１到２，摆放位置如图３所示。此工况下，主要对建６
造区域滑道的强度进行校核。
５２卷
增刊２
王
阔，等：Ｓａ台建造的滑道承载力分析ｐｒ
９３
图３Ｓａ平台滑道建造示意图ｐｒ
体结构较长、体积较大、重量分布不均，使其在建造方面与传统的导管架建造有着典型的区别。国外公司
对￣Ｓａ平台已积累了丰富的经验，国内在该方面研究尚处于起步阶段。于己建ｓａ平台，多采用滑道－ｐｒ经对ｐｒ

基于ANSYS 的TRUSS SPAR 平台的力学分析

基于ANSYS 的TRUSS SPAR 平台的力学分析摘要：20 世纪80 年代以来，Spar 平台被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负了钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作。

目前，世界上的Spar 平台分为三代，分别是 Classic Spar、Truss Spar 和 Cell Spar，本文以墨西哥湾的一座典型的Truss Spar 为分析对象，使用ANSYS 软件对其进行静动载荷分析、模态分析及谐响应分析。

研究结果表明：该SPAR 平台在常规载荷作用下整体结构应力水平及位移较低，符合规范要求；当外部载荷作用频率接近固有频率时，会使结构产生共振现象，造成不利影响。

关键词：SPAR 平台；ANSYS；模态分析；谐响应分析一、工程背景海上油田的开发从海岸到500m 的水深花了很长时间，而从500m 到1500m 的水深却只用了十几年。

这样的快速发展得益于深海平台技术的不断更新和发展，特别是近年来TLP 和Spar 技术的出现。

[1] Spar 平台（深水浮筒平台）属于顺应式平台的范畴，被广泛应用于人类开发深海的事业中，担负着钻探、生产、海上原油处理、石油储藏和装卸等各种工作，成为当今世界深海石油开采的有力工具。

目前，世界上的 Spar 平台分为三代，分别是 Classic Spar、Truss Spar 和 Cell Spar，即经典式、桁架式和分简集束式。

Spar 平台的中心处开有中央井，中央井内装有独立的立管浮筒，具有良好的灵活性。

生产立管上与平台上体的控井和生产处理设施相连，向下则一直延伸到海底油井。

[2] Spar 平台的油气产品有两种输出方式，它既可以通过柔性输油管、SCR 立管或顶紧张式立管将油气产品直接输送到海底管道系统，也可以将石油储藏在Spar 平台的主体中，然后用油轮将石油向岸上运输。

由于采用了缆索系泊系统固定，使得Spar 平台十分便于拖航和安装，在原油田开发完后，可以拆除系泊系统，直接转移到下一个工作地点继续使用，特别适宜于在分布面广、出油点较为分散的海洋区域进行石油探采工作。

Truss Spar平台在船舶碰撞下的数值模拟分析

Truss Spar平台在船舶碰撞下的数值模拟分析汪宏;明杉杉;杨浩;冯森;徐同达;夏兰强【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2018(040)011【摘要】海洋平台在海上进行工程作业时除了遭受恶劣的环境载荷外,还可能与海上船舶发生碰撞.为探究Spar平台在遭受船舶碰撞后的动力响应,本文选取1座墨西哥湾的Truss Spar平台,运用有限元分析软件Ansys/Ls-dyna,建立5000吨级补给船与Truss Spar平台的有限元模型并模拟碰撞过程,得到船舶在不同速度下与Spar平台碰撞过程中的能量转化情况和船舶撞击力时程曲线,通过对结果的分析得出一般性规律和结论,为Spar平台的设计提供理论参考依据.【总页数】6页(P60-65)【作者】汪宏;明杉杉;杨浩;冯森;徐同达;夏兰强【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江 212003;江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】U663【相关文献】1.垂荡板对Truss Spar平台垂荡性能的影响分析 [J], 王言哲;徐兴平;刘广斗;张辛;王龙庭;钱文聪;汪海2.垂荡板对Truss Spar平台动力响应的影响分析 [J], 孙伟3.Truss spar平台多点系泊力学分析 [J], 徐兴平;王言哲;汪海4.随机波浪下Truss Spar平台垂荡运动时域分析 [J], 沈文君;唐友刚;李红霞5.Truss Spar平台在波流联合作用下运动响应预报方法比较 [J], 许国春;石凡;刘肖佐;朱克强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。