第二章环境载荷计算11-28案例
注册岩土工程师专业考试案例历年真题解析级模拟试题
第一章岩土工程勘察1、2011年上午1题某建筑基槽宽5m;长20m;开挖深度为6m;基地以下为粉质黏土.在基槽底面中间进行平板载荷试验;采用直径为800mm 圆形承压板;荷载试验结果显示;在p~s曲线线性段对应100KPa压力沉降量为6mm.试计算;基底土层压缩模量E值最接近下列哪个选项A 6.3MPaB 9MPaC 12.3MPaD 14.1MPa2、2011年上午2题取网状构造冻土试样500g;待冻土样完全融化后;加水调成均匀糊状;糊状土质量为560g;经试验测得糊状土含水量为60%.问冻土试样含水量最接近下列哪个选项A43% B48% C54% D60%3、2011年上午3题取某土试样2000g;进行颗粒分析试验;测得各级筛上质量见表1.3.3;筛底质量为560g;已知土样中粗颗粒以棱角形为主;细颗粒为黏土.问下列哪一选项对该土样定名最准确颗粒分析试验结果A角砾 B砾砂 C含黏土角砾 D角砾混黏土4、2011年上午4题下图为一工程地质剖面图;图中虚线为潜水水位线;已=5m/d;第层土渗透系数知:h1=15m;h2=10m;M=5m;L=50m;第层土渗透系数k1k=50m/d;其下为不透水层;问通过1、2断面之间单宽每米平均水平渗透流量最接近下2列哪个选项数值A6.25m3/d B15.25m3/d C25.00m3/d D31.25m3/d5、2011年下午1题某砂土试样高度H=30cm;初始孔隙比e=0.803;比重Gs=2.71;进行渗透试样.渗透水力梯度达到流土临界水利梯度时;总水头△h应为下列哪个选项A13.7cm B19.4cm C28.5cm D37.6cm6、2011年下午2题用内径8.0cm、高2.0cm 环刀切取饱和原状土试样;湿土质量m1=183g;进行固结试验后湿土质量m2=171.0g;烘干后土质量m3=131.4g;土比重Gs=2.70.则进压缩后;土孔隙比变化量△e最接近下列哪个选项A0.137 B0.250 C0.354 D0.5037、2011年下午3题某土层颗粒级配曲线见图;试用水利水电工程地质勘察规范GB50487 - 2008;判断其渗透变形最有可能是下列哪一选项A 流土B 管涌C 接触冲刷 D接触流失8、2011年下午4题某新建铁路隧道埋深较大;其围岩勘察资料如下: 岩石饱和单轴抗压强度Rc = 55MPa;岩体纵波波速3800m/ s;岩石纵波波速4200m/ s. 围岩中地下水水量较大.③围岩应力状态为极高应力.试问其围岩级别为下列哪个选项A Ⅰ级B Ⅱ级C Ⅲ级 DⅣ级9、2012年上午1题某建设场地为岩石地基;进行了三组岩基载荷试验;试验数据如下表:求岩石地基承载力特征值A480 B510 C570 D82310、2012年上午2题某洞室轴线走向为南北向;其中某工程段岩体实测岩体纵波波速为3800m/ s;主要软弱结构面产状为倾向NE680;倾角590;岩石单轴饱和抗压强度为Rc = 72MPa;岩块测得纵波波速为4500m/ s;垂直洞室轴线方向最大初始应力为12MPa;洞室地下水呈淋雨状;水量为8L/ min.m;该工程岩体质量等级为下列哪些选项A Ⅰ级B Ⅱ级C Ⅲ级 DⅣ级11、2012年上午3题现场水文地质试验;已知潜水含水层底板埋深9. 0m;设置潜水完整井;井径D=200mm;实测地下水位埋深1. 0m;抽水至水位埋深7. 0m;后让水位自由恢复;不同恢复时间测得地下水位如下表:则估算地层渗透系数最接近哪个值A1.3×10-3cm/s B1.8×10-4cm/s C4×10-4cm/s D5.2×10-4cm/s12、2012年上午4题某高层建筑工程拟采用天然地基;埋深10m;基底附加应力为280kPa;基础中心点下附加应力系数见附表;初勘探明地下水埋深3. 0m;地基土为中低压缩性粉土和粉质粘土;平均天然重度r=19. 1KN/ m3;e=0. 71;Gs =2. 70;问详细勘测时;钻孔深度至少达到下列哪个选项才能满足变形计算要求水重度10kN/ m3A24m B28m C34m D40m13、2012年下午1题某工程场地进行十字板剪切试验;测定 8m 以内土层不排水抗剪强度如下:其中软土层十字板剪切强度与深度呈线性相关相关系数r =0. 98;最能代表试验深度范围内软土不排水抗剪强度标准值是下列哪个选项A9. 5kPa B12. 5 kPa C13. 9 kPa D17. 5 kPa14、2012年下午2题某勘察场地地下水为潜水;布置k1、k2、k3 三个水位观测孔;同时观测稳定水位埋深分别为2.70m、3. 10m、2. 30m;观测孔坐标和高程数据如下表所示.地下水流向正确选项是哪一个A450 B1350 C2250 D315015、2012年下午3题某场地位于水面以下;表层10m 为粉质粘土;土天然含水率为31. 3%;天然重度为17. 8KN/m3;天然孔隙比为0. 98;土粒比重为2. 74;在地表下8m 深度取土样测先期固结压力为76kPa;该深度处土超固结比接近下列哪一选项A0. 9 B1. 1 C1. 3 D1. 516、2012年下午4题某铁路工程地质勘察中;揭示地层如下:淤粉细砂层;厚度4m;于软粘土层;未揭穿.地下水位埋深为2m;粉细砂层土粒比重Gs =2. 65;水上部分天然重度r=19. 0kN/ m3;含水量w =15%;整个粉细砂层密实程度一致;软粘土层不排水抗剪强度cu =20kPa.问软粘土层顶面容许承载力为下列何值取安全系数k =1. 5 A69 kPa B98 kPa C127 kPa D147 kPa17、2013年上午1题某多层框架建筑位于河流阶地上;采用独立基础;基础埋深2m;基础平面尺寸2.5m ×3.0m;基础下影响深度范围内地基均为粉砂;在基地标高进行平板载荷试验;采用0.3m ×0.3m 方形载荷板;各级试验荷载下 沉降数据见下表:问实际基础下 基床系数最接近哪一项A13938KN/m 3 B27484KN/m 3 C44444KN/m 3 A89640KN/m 318、2013年上午2题某场地冲积砂层内需测定地下水 流向和流速;呈等边三角形布置3个钻孔;钻孔孔距60m;测得A 、B 、C 三孔 地下水位标高分别为28.0m 、24. 0m 、24. 0m;地层渗透系数为1.8×10-3cm/s.则地下水流速接近下列哪一项 A1.2×10-4cm/s B1.4×10-4cm/s C1.6×10-4cm/s D1.8×10-4cm/s19、2013年上午3题某正常固结饱和黏性土试样进行不固结不排水试验得;u=0;c u =25kPa ；对同样 土进行固结不排水试验;得到有效抗剪强度指标:c ’=0; ’=300.问该试样在固结不排水条件下剪切破坏时 有效最大主应力和有效小主应力为下列哪一项A σ1’= 50kPa σ3’= 20kPaB σ1’= 50kPa σ3’= 25kPaC σ1’= 75kPa σ3’= 20kPaD σ1’=75kPa σ3’= 25kPa20、2013年上午4题 某港口工程拟利用港池航道疏浚土进行冲填造陆;冲填区需土方量为10000m 3;疏浚土 天然含水率为31%;天然重度为18.9KN/m 3;冲填施工完成后冲填土 含水率为62.6%;重度为16.4KN/m 3; 不考虑沉降和土颗粒流失;使用 疏浚土方量接近下列哪一项A5000m 3 B6000m 3 C7000m 3 D8000m 321、2013年下午1题某工程勘察场地地下水位埋藏较深;基础埋深范围为砂土;取砂土样进行腐蚀性测试;其中一个土样结果如下表;按Ⅱ类环境;无干湿交替考虑;此土样对基础混凝土结构腐蚀性正确选项是A微腐蚀 B弱腐蚀 C中等腐蚀 D强腐蚀22、2013年下午2题在某花岗岩岩体中进行钻孔压水试验;钻孔孔径为110mm;地下水位以下试验段长度为5m;资料整理显示;该压水试验P-Q曲线为A层流型;第三最大压力阶段试验压力为1.0MPa;压入流量为7.5L/min.问该岩体渗透系数最接近下列哪个选项A1.4×10-5cm/s B1.8×10-5cm/s C2.2×10-5cm/s D2.6×10-5cm/s23、2013年下午3题某粉质黏土土样中混有粒径大于5mm 颗粒;占总质量 20%;对其进行轻型击实试验;干密度ρ和含水率ω如下表所列;该土样最大干密度最接近下列哪d个选项注:粒径大于5mm 土颗粒饱和面干比重取值2.6A1.61g/cm3 B1.67g/cm3 C1.74g/cm3 D1.80g/cm324、2013年下午4题某岩石地基进行了8个试样饱和单轴抗压强度试验;试验值分别为:15MPa、13MPa、17MPa、13MPa、15MPa、12MPa、14MPa、15MPa.问该岩基岩石饱和单轴抗压强度标准值最接近下列哪个选项A12.3MPa B13.2MPa C14.3MPa D15.3MPa25、2013年下午5题某正常固结饱和黏性土层;厚度4m;饱和重度为20kN/m3;黏土压缩试验结果见下表.采用在该黏土层上直接大面积堆载方式对该层土进行处理;经堆载处理后土层厚度为3.9m;估算堆载量最接近下列哪个选项A60kPa B80kPa C100kPa D120kPa26、2014年上午1题某饱和黏土样;测定土粒比重为2.70;含水量为31.2%;湿密度为1.85g/cm3;环刀切取高20mm 土试样;进行侧限压缩试样;在100kPa和200kPa作用下;试样总压缩量分别为S1=1.4mm和S2=1.8mm;问体积压缩系数mv1-2MPa-1最接近下列哪个选项A0.3 B0.25 C0.2 D0.1527、2014年上午2题在地下7m处进行边铲测胀试验;地下水埋深1m;试验前率定时膨胀至0.05mm及1.1mm时气压实测值分别为10kPa和80kPa;试验时膜片膨胀至0.05mm、1.1mm和回到0.05mm 压力值分别为100kPa、260kPa和90kPa;调零前压力表初始读数8kPa;试计算试验点测胀孔压指数为下列哪一项A0.16 B0.48 C0.65 D0.8328、2014年上午3题某公路隧道走向80o;其围岩产状500∠300;欲作沿隧道走向工程地质剖面垂直比例与水平比例为2;问剖面图上地层倾角取值最接近下列哪一项A270 B300 C380 D45029、2014年上午4题某港口工程;基岩为页岩;试验测得其风化岩体纵波速度为2.5km/s;风化岩块纵波速度为3.2km/s;新鲜岩体纵波速度为5.6km/s.根据港口岩土工程勘察规范JTS133-2010判断;该基岩风化程度按波速风化折减系数评价和完整程度分类为下列哪个选项A中等风化、较破碎 B中等风化、较完整C强风化、较完整 D强风化、较破碎30、2014年下午1题某小型土石坝基土颗粒分析见下表.该土属级配连续土;孔隙率为0.33;土粒比重为2.66;根据区分颗粒确定细颗粒含量为32%.根据水利水电工程地质勘察规范确定坝基渗透变形类型及估算最大允许水力比降为那一下安全系数为1.5A流土型、0.74 B管涌型、0.58 C过渡型、0.58 D过渡型、0.3931、2014年下午2题某天然岩体质量为134g;在100o C~110o C温度下烘烤24h后;质量变为128g.然后对岩块进行封蜡;封蜡后试样质量为135g;封蜡试样沉入水中质量为80g.试计算该岩块干密度最接近下列哪个选项水密度取1.0g/cm3;蜡密度取0.85g/cm3A2.33 g/cm3 B2.52 g/cm3 C2.74 g/cm3 D2.87g/cm332、2014年下午3题在某碎石土层中进行超重型圆锥动力触探试验;在8m深度处测得=25击;已知圆锥探头及杆件系统质量为150kg;请采用荷兰公式计算该贯入10cm N120深度处动贯入阻力最接近下列哪一项A3.0MPa B9.0MPa C21.0MPa D30.0MPa33、2014年下午4题某大型水电站地基位于花岗岩上;其饱和单轴抗压强度为50MPa;岩体弹性纵波波速4200m/s;岩块弹性纵波波速4800m/s;岩石质量指标RQD=80%.地基岩体结构面平直且闭合;不发育;勘探时未见地下水.根据水利水电工程地质勘察规范;该地基岩体工程地质类别为下列哪一项A Ⅰ类B Ⅱ类C Ⅲ类D Ⅳ类34、2016年上午1题在均匀砂土地层进行自钻式旁压试验;某试验点深度为7.0m;地下水埋藏深度为1.0m;测得原位水平应力为σh =93.6kPa;地下水位以上砂土 相对密度为ds=2.65;含水量ω=15%;天然重度r=19.0KN/m 3;试计算试验点处 侧压力系数K 0最接近下列哪一项水 重度10KN/m 3A0.37 B0.42 C0.55 D0.5935、2016年上午2题某风化岩石用点荷载试验求得点荷载强度指数Ⅰs50=1.28MPa;其新鲜岩石 单轴饱和抗压强度f t =42.8MPa;试根据给定条件判定岩石 风化程度为下列哪一项A 未风化 A 微风化 A 中等风化 A 强风化36、2016年上午3题某建筑场地进行浅层平板载荷试验;方形承压板;面积0.5m 2;加载至375KPa 时;承压板周围土体明显侧向挤出;实测数据如下:根据该试验分析确定 土层承载力特征值为下列哪一项 A175kPa B188kPa C200kPa D225kPa37、2016年上午4题某污染土场地;土层中检测出重金属及含量如下: 土中重金属含量 标准值按下表取值:根据岩土工程勘察设计规范;按内梅罗污染指数评价;该场地污染等级符号下列哪一项AⅡ级尚污染 BⅢ级轻度污染CⅣ级重度污染 DⅤ级重度污染38、2016年下午1题在某场地采用对称四极剖面法进行电阻率测试;四个电极布置见下图;两个供电电极A、B之间距离为20m;两个测量电极M、N之间距离为6m.在一次测试中;供电回路电流强度为240mA;测量电极间电位差为360mA.请根据本次测试视电阻率值;按岩土工程勘察设计规范;判断场地土对钢结构腐蚀性等级属于下列哪一项A微 B弱 C中 D强39、2016年下午2题取黏土试样测得:质量密度为ρ=1.80g/cm3;土粒比重G=2.70;含S水量ω=30%.拟使用该黏土制造比重为1.2 泥浆;问制造1m3 泥浆所需黏土质量为下列哪一项A0.41t B0.67t C0.75t D0.90t40、2016年下午3题某饱和黏性土试样;若水温15o C 条件下进行变水头渗透试验;四次试验实测渗透系数如下表;问土样在标准温度下渗透系数A1.58×10-5cm/s B1.79×10-5cm/sC2.13×10-5cm/s D2.42×10-5cm/s41、2016年下午4题某洞室轴线走向为南北向;其中某工程段岩体实测弹性纵波波速为3800m/s;主要软弱结构面产状为:倾向NE680;倾角590;岩石单轴饱和抗压强度为Rc=72MPa;岩块弹性纵波波速为4500m/s;垂直洞室轴线方向最大初始应力为12MPa;洞室地下水成淋雨状;出水量为8L/min m;则该工程岩体质量等级为AⅠ级 BⅡ级 CⅢ级 DⅣ级第二章浅基础第三章深基础第四章地基处理第五章边坡防护第六章基坑及地下工程第七章特殊性岩土工程第八章地震工程第九章碾压土石坝第十章港口工程第十一章公路、铁路路基工程-----------------------------以下无正文----------------------------------------第十二章。
工业风扇工程项目资源环境承载力分析
工业风扇工程项目资源环境承载力分析一、生态足迹法及应用案例生态足迹将每个人消耗的资源折合成为全球统一的、具有生产力的地域面积，通过计算区域生态足迹总供给与总需求之间的差值—生态赤字或生态盈余，准确地反映了不同区域对于全球生态环境现状的贡献。
生态足迹既能够反映出个人或地区的资源消耗强度，又能够反映出区域的资源供给能力和资源消耗总量，也揭示了人类生存持续生存的生态阈值。
它通过相同的单位比较人类的需求和自然界的供给，使可持续发展的衡量真正具有区域可比性，评估的结果清楚地表明在所分析的每一个时空尺度上，人类对生物圈所施加的压力及其量级，因为生态足迹取决于人口规模、物质生活水平、技术条件和生态生产力。
（一）基本模型1、基本概念生态足迹也称生态占用，任何已知人口（某个个人、一个城市或一个国家）的生态足迹是生产这些人口所消费的所有资源和吸纳这些人口所产生的所有废弃物所需要的生态生产性土地的总面积和水资源量。
2．计算流程和计算公式生态足迹法本质上是一种度量可持续发展程度的方法，是一组基于“生态生产性土地”面积的量化指标。
生态足迹法的所有指标都是基于生态生产性土地这一概念而定义的，根据生产力大小的差异，将地球表面的生态生产性土地分为六类：化石能源地、可耕地、牧草地、森林、建设用地、海洋（水域）。
3．基本特点生态足迹理论自诞生以来获得了广泛的应用，其指标是全球可比的、可测度的可持续发展指标，是涉及系统性、公平性和发展的一个综合指标。
生态足迹基本模型的特点为：①是一种综合影响分析；②采用单一时间尺度，即“快拍”式截面；③所使用的产量因子是全球平均产量；④在固定生产与消费条件下的确定性研究；⑤反应的是区域生产与消费的综合信息；⑥使用六类土地利用空间；⑦引入当量因子进行综合。
生态足迹基本模型的优点在于所需要的资料相对易获取、计算方法可操作性和可重复性强。
尽管如此，生态足迹方法无论在理论上还是方法上，都存在不足之处，主要表现在：指标表征单一、过分简化，只衡量了生态的可持续程度，强调的是人类发展对环境系统的影响及其可持续性，而没有考虑人类对现有消费模式的满意程度；难以反映人类活动的方式、管理水平的提高和技术的进步等因素的影响；基于现状静态数据的分析方法，难以进行动态模拟与预测。
环境载荷
第一章 环境载荷§1.1平台载荷的分类平台载荷使用期间：环境载荷工作载荷建造期间：施工载荷⎧⎨⎩⎧⎨⎪⎩⎪1. 环境载荷——直接（风、浪、流、冰、地震），间接（锚泊力）2. 工作载荷——静力载荷（恒定载荷|可变载荷|活动载荷），动力载荷3. 施工载荷——建造施工，海上吊装§1.2风载荷风对结构的作用力沿着风速方向：水平风力垂直风速方向：升力⎧⎨⎩一、风载荷（水平风力）的计算公式F F P A C C P V h s =⋅⋅⋅=⎧⎨⎩00122ρ 二、设计风速V 与受风投影面积的确定A 1. 设计风速V ：作业海区的统计资料＋规范的有关规定2. 投影面积：封闭结构|透空结构(桁架)A 三、脉动风压的影响（动力效应）F P A C h =⋅⋅C s ⋅⋅β0（其中β=145175.~.）§1.3波浪载荷一、波浪理论的选择1. 几种重要的波浪理论(1) 艾里（Airy）波：深水和浅水中的微幅波，线性理论（波峰波谷形状对称）(2) 斯托克斯（Stokes）高阶波：深水中的有限幅波，非线性理论（波谷形状较平坦）(3) 椭圆余弦波：浅水中的有限幅波，非线性理论(4) 孤立波：极浅水中的有限幅波，非线性理论2. 各种波浪理论的适用范围（水深*、波高*和周期）3. 选择波浪理论的主要依据——平台的工作水深【附】艾里波理论的主要公式（注意坐标系与符号规定）设水深，波高h H ，波浪周期T ，波长λ， 则波频ωπ=2T ，波数k =2πλ，扩散关系：k kh ⋅=tanh()ω2g(1) 速度势：φωω(,,,)cosh[()]cosh()sin()x y z t gH k h z kh kx t =⋅+⋅−2 (2) 波面升高：ζ∂φ∂ω(,,)cos()x y t g t H kx t z =−=−=120 (3) 水质点的速度和加速度 速度：u x w z ==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪∂φ∂∂φ∂； 加速度：&&u u t w w t ==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪∂∂∂∂ (4) 脉动压力p x y z t t g g t H k h z kh kx t k h z kh w w (,,,)cosh[()]cosh()cos()cosh[()]cosh()=−=≡−=⋅+⋅−=⋅+⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪ρ∂φ∂ρζζ∂φ∂ωζ2 二、波浪载荷计算概述1. 波浪(诱导)载荷的成分波浪载荷：拖曳力─起因于物体对水流的扰动，粘性效应惯性力─起因于入射波压力力和流体的惯性附加质量力绕射力─起因于物体对水流的扰动，绕射效应()(F -K ⎧⎨⎪⎩⎪)2. 海洋结构物按尺度的划分小尺度构件特征尺寸与波长之比大尺度构件特征尺寸与波长之比─以拖曳力和惯性力为主，莫里森公式─以绕射力和惯性力为主，势流理论(.)(.)D D λλ≤>⎧⎨⎪⎩⎪0202三、应用莫里森公式计算小尺度构件的载荷1. 莫里森（Morison）公式计算垂直构件轴线方向的单位长度波浪力r f(1) 原始形式：固定垂直立柱的单位长度波浪力 r r r r r r r r f C A u u C Vu C A u u Vu C VuD M D =+=++1212ρρρρρ&&m & （拖曳力＋惯性力）(2) 一般形式：计及结构运动（刚体运动和弹性变形）的任意方向构件的单位长度波浪力 r r r r r f C Au u V uC VD r r N n m R =++12ρρρ&&u r （拖曳力＋F-K 力＋附加质量力）2. 无因次的拖曳力系数C 和惯性力系数D C M(1) 拖曳力系数取决于：物体截面形状、表面粗糙度、雷诺数等，通常依赖试验测定C D (2) 惯性力系数：一般可按势流理论计算或试验确定C M =+1C m 四、应用势流理论计算大尺度构件的载荷1. 绕射问题总速度势φφφ(,,,)(,,,)(,,,)x y z t x y z t x y z t W D =+ 定解问题：绕射势φD x y z t (,,,)满足绕射势流体域内的连续性方程各部分边界条件[][],[],[],[]L F B S R ⎧⎨⎩⇒φD⇒总速度势φφφ=+W D ⇒脉动压力p t=−ρ∂φ∂⇒力和矩r r r r r F pnds m r pnds S o S ==×⎧⎨⎪⎩⎪∫∫∫∫ 2. 计算方法(1) 理论方法解析法：仅适合于圆柱体数值方法（三维分布源法）：适合于一般形状的大型物体⎧⎨⎩(2) 半理论半经验方法——F-K 法波浪力 F c F K =⋅【例】应用F-K 法计算长方形潜体上的水平波浪力和矩§1.4流和冰载荷一、海流载荷1. 考虑定常海流对结构物作用的通常做法(1) 浪、流联合作用：在莫里森公式中取r r ru u u W C =+ (2) 流的单独作用：r r r f C A u D C =12ρu C 2. 流速沿深度的变化u C z 二、冰载荷1. 冰载荷的成分冰载荷：移动冰原的挤压力流冰的撞击力其它⎧⎨⎪⎩⎪2. 冰原对垂直桩柱的最大挤压力P 的计算冰原的最大挤压力P ： 有效接触面积冰所能承受的单位面积最大挤压力m k bh k R C ⋅⋅⋅⎧⎨⎩⎫⎬⎭21⇒P mk k R bh C =123. 流冰对桩柱的最大撞击力P 和最大切入深度X 的计算功能关系ΔE W =：流冰动能减少桩柱切入冰块做功冰压力ΔE BLh v W p x dx PX p x mk R bh mk R hx X C C =====⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪⎫⎬⎪⎪⎭⎪⎪∫12201112()()()tan ρα ⇒X v BL mk R P vh BL mk R C C ==⋅⎧⎨⎪⎩⎪ραρα2211tan tan （可取＝2.5，1k ρ＝0.9t m 3）。
第二章 环境载荷计算11-28
§2.2
风载荷
由于风压与风速的平方成正比，故风速的取值显得特别重要。从风速 的原始记录资料来看，风速具有很大的脉动性，在一天的风速记录中出现 的某—瞬间的最大风速，称为该天的瞬间风速。如果取出连续10min的风 速求其平均值，叫做10min时距的平均风速。 在海洋平台设计中常用的是两种设计风速， 持续风风速 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； 阵风风速 —— 是几秒钟（例如3s）时距的平均风速。 一般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。不同时距的风速之间有一定的关系，时距 短的风速比时距长的风速要大。
§2.1 平台承受的载荷的分类
三、施工载荷
施工载荷指平台在建造以及海上吊运、安装过程中所承受的载荷，这 些载荷会使一些构件产生瞬时的高应力。 因此，尽管这些载荷不是结构设计的控制载荷，通常也需校核这些载 荷对平台结构所产生的影响。 对于使用载荷和施工载荷的计算，有关的平台结构规范都有明确的规 定，且各国规范的规定也日趋一致。环境载荷是平台结构设计的控制载荷 ，由于受到环境条件等因素的影响，计算比较复杂，下面主要介绍环境载 荷的计算。
§2.2 风载荷
作用在海洋平台结构上的风载荷可根据下式计算： F = pA （2-1） （2-1）式中，p 为受风构件表面上的风压，N/m2；A为构件垂直于风向的 轮廓投影面积，m2 ；F为作用在构件上的风力，N。 计算风压p 时通常是以根据一定的标准高度和形状选定的基本风压值 p0为基础，然后再对风压沿高度的变化和受风构件形状作修正。基本风压 值p0可由下式确定：
海洋平台强度分析
第二章 环境载荷计算
01210_MSCFatigue疲劳分析标准教程
应对策略
提出了一些应对这些技术挑战的 策略和建议，如加强跨学科合作 、发展高效算法、建立标准验证 流程等。
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THANKS
感谢观看
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MSCFatigue中多轴疲劳分析实现流程
进行多轴疲劳分析
运行多轴疲劳分析，得到结构的疲劳寿命、损伤分布等结果。
结果后处理
在MSC.Patran等后处理软件中查看和评估疲劳分析结果，为结构优化和寿命预测提供依据。
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总结与展望：提高MSCFatigue使用效率
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软件安装与启动步骤
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软件安装与启动步骤
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启动步骤
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双击桌面上的MSCFatigue图标；
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在弹出的启动界面中，选择相应的分析模 块；
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点击“启动”按钮，进入软件操作界面。
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操作界面布局及功能区域划分
菜单栏
位于界面顶部，包含文件、编辑、 视图、分析、工具等菜单项，用于 执行基本操作和调用相关功能。
工具栏
位于菜单栏下方，提供常用功能的 快捷按钮，方便用户快速执行命令 。
模型树
位于界面左侧，以树状结构显示模 型的组织结构，方便用户查看和编 辑模型。
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属性窗口
位于界面右侧，显示当前选中对象的 属性信息，支持用户对属性进行编辑 和修改。
图形窗口
位于界面中央，用于显示模型的图 形化表示，支持缩放、旋转、平移 等操作。
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环境承载力分析方法及应用实例
Ｊ ｏ ｕ ｎ ｒ ａ ｌ ｏ ｆ Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
绿 色科 技
第 ７期
环境 承载力分析方法及应 用实例
王同 桂 ， 肖剑波
（ １ ． 重庆 市主要 污染物排 放权 交 易管理 中心 ， 重庆 ４ ０ １ １ ４ ７ ； ２ ． 重 庆大 学 环境科 学 系， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
作者简介 ： 王 同桂 （ １ ９ ８ １ 一） ， 女， 湖北十堰人 ， 工程师 ， 主 要 从 事 排 污 权 交 易 方 面 的管 理 和研 究 工 作 。
高 度 地 重视 ， 严格把控农 药 、 化 肥 的 使 用 量 。化 肥 促 进
生产设备 、 生产技术 、 专 业 人 员 等 。 发 达 的 科 技 和 先 进 的管理方式 ， 才 能 实 现 农 业 的现 代 化 。尽 量 减 少 农 药 的 使用量 ， 节约化肥 ， 促 进 农 业 向着 绿 色 的 方 向发 展 。
出生 态恢 复 力 在 承 载 力 表 述 中的 重 要 作 用 ； 王 家 骥 等 和
高进 喜 先后 提 出 生 态 承 载 力 的 不 同概 念 ， 使 承 载 力
变化的前提下 ， 一 定 时空 范 围 的环 境 系 统 在 资 源 供 给 、
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ５ — １ ４
生长 和提高产量 ， 施 用 适 度 的 化 肥 可 以保 证 农 产 品早 期 的生 长状 况 。农 药 在 早 期 的 种 子 、 初 期 的幼苗 、 终 期 的 成熟都是 至关重要的 ， 不 过 过 多 农 药 的农 产 品给 食 用 者 的生 命 带 来 隐 患 。 ３ ． ３ 提 高执 法力 度
第二章--杆塔荷载分析计算(第二版)PPT优秀课件
α
α
α1≠α2
α1＝α2
图2－2导线角度荷载计算示意图
一相导线角度荷载：
PJ＝T1sinα1＋T2sinα2
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式中 Ｔ１、Ｔ２杆塔前后导、地线张力 Ｎ； α１、α２导、地线与杆塔横担垂线间的夹角。
当α1＝α2＝α／2时，（α为线路转角） 则 PJ=(T1+T2)sinα/2
当α＝0时 PJ＝0 为无转角耐张型杆塔 （2）不平衡张力（为纵向水平荷载） 不平衡张力－所有张力在垂直横担方向的失量和
（3）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较导 15
线冰厚增加5mm。
1、新老标准的重大区别 （1）老标准：断线为无冰无风新标准：断线 为有冰无风 （2）对地线，除无冰区段外，设计冰厚应较 导线冰厚增加5mm。 2、其它规定详见规范说明！！！
16
1、承载能力极限状态表达式 强度计算表达式 0 S≤R 结构、构件的抗力设计值。
垂直荷载设计值GD：
永久荷载分项系数γG=1.2 可变荷载分项系数γQ=1.4
2
0
0
= (1.2×1×3.58×10-3 181.62×368+ 1.2×520)
+ [1.4×1.0×1×17.5×10 -3 ×181.62×368
+1.4×520×(1.075－1）]
=5188N
27
1、直线型杆塔：
导线取K＝2.5，地线取K＝2.7； 32
X%－最大使用张力百分比值，按《规范》 规定选用（如表2－7～8）；
特别说明：直线型杆塔与耐张型杆塔的重要区别是 承受的荷载不同，主要是杆塔纵向荷载：
1、正常情况：耐张型杆塔要承受杆塔纵向的不平衡 张力，如下图
2、断线情况：两者断线张力的最大使用张力的X%不 一样。。
11.海洋工程环境学 作用在结构物上的环境载荷
3. 冰层膨胀。冬季气温急剧变化的情况下，整体冰盖层由于 温度变化引起的冰体膨胀（冰密度变化）而产生的对平台 的挤压的膨胀力。
4. 附连冰的拖曳力。平台四周海冰因温度下降而结成一体附 连在平台上，冰体由于潮流和风力作用而移动产生对平台 的拖曳力。由于水位的波动还会产生垂直的作用力（附连 冰的重力和浮力）。
u t
2 2H
T2
ch ks shkd
sin
ww tt
22T2T2H22Hsshhsshhkkdskkds
cocsos
2.5 非线性波理论
2) Stokes五阶波的计算 • 速度势函数：
z d kx t
k
C
5
nch nkssin n
z z0
3.1 作用在结构物上的风载荷
风载荷计算高度影响系数Ch
3.1 作用在结构物上的风载荷
CCS规范关于风力计算的推荐做法：
（1）当平台有立柱时，应计入全部立柱的投影面积 , 不考 虑遮蔽效应。 （2）对于因倾斜产生的受风面积 , 如甲板下表面和甲板下 构件等，应采用合适的形状系数计入受面积中。 （3）对于密集的甲板室，可用整体投影面积来代替计算每 个面积，此时形状系数可取为 1.1。 （4）对于孤立的建筑物、结构型材和起重机等，应选用合 适的形状系数，分别进行计算。 （5）通常用作井架、吊杆和某些类型桅杆的开式桁架结构 的受风面积，可近似地取每侧满实投影积的30％，或取双面 桁架单侧满实投影面积的 60％，并选用合适的形状系数。
规范规定风压计算公式： P 0.613V 2
S：受风构件的正投影面积 Ch：暴露在风中的构件的高度系数，其值可根 据构件几何心距离设计水面的高度查表得到。 Cs：暴露在风中的构件的形状系数，根据构件 形状查表取得或根据风洞实验得到。如球形的 取0.4
自升式钻井平台环境载荷图的计算及应用
（． １中海 油 能源 发 展 股 份 有 限公 司采 油 服 务 公 司 ， 津 ３ ０ ５ ； 天 ０ ４ ７
２ 上 海 船 舶 研 究设 计 院 ． ． 上海 ２ ０ ３ ） ０ ０ ２
［ 摘
要】 自升 式 钻 井 平 台在 工 作 时 处 于 站 立 状 态 ， 台 承 受 自重 、 变 载 荷 等 抬 升 重 量 的 载 荷 以及 风 、 、 等 环 境 平 可 浪 流
ｅ ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｏ ｄ Ｃｏ ｓ ｑ ｅ ｔ ｔ ｅ ｖ ｒａ ｌ ｏ ｄ ｗａ ｉ ｅ ｅ ｔ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌｌ ａ ｈ ｒｓ ｆ ｒ ｓｏ ｍ ｓ ａ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌｌ ａ ． ｎ ｅ ｕ ｎ ｌ ｈ ａ ｉ ｂ ｅ ｌ ａ ｓ ｄ ｆ ｒ ｎ ． ｖ ｒ ｎ ｎ ａ ｏ ｄ ｃ ａ ｔ ｔ ｒ ｗａ ｙ， ｆ ｏ ｇ ｉ ａ ｃ ｏ ｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｔ ｅ ａｌ ｗ ｂ ｅ ｖ ｒａ ｌ ｏ ｄ ｅ ｅ ａ ｅ ｅ ｇ ｔ ｕ ｄ ｒ ｄ ｆ ｒ ｎ ｎ ｉ ｎ ｎ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ｙ ｕ ｄ ｎ ｅ ｔ ｅｅ ｎ ｈ ｏ ａ ｌ ａ ｉ ｂ ｅ ｌａ ／ ｌｖ ｔ ｄ ｗ ｉ ｈ ｎ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｖ ｒ ｍｅ ｔ ｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｂ ｍ ｌ ｆ ｏ ｌ ｉ
２Ｓ ａ ｇ ａｉ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ．ｈ ｎ ｈ ｉ ｒｈ ｎ ｉ ｅｉ ｎ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ ，ｈｎ ） Ｓ ｇ ｎｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｅｅ ａｅ ｏ ｅｗ ｓ ｈ ｏｍ ｌ ｐ ｒｔ ｎ ｏ ｄｔ ｎｆ ｌ ｅ ｖ ｔ ｇｄ ｌｎ ｎｔ Ｓ Ｄ ． ｈ ｎｔ ｓｒ ｃ： ｌ ｔ ｍ ｄ ａ ｅｎ ｒ ａ ｏ ｅａｉ ａ ｃｎ ｉｏ ｒ ｓ ｆ ｌ ａｉ ｒｌ ｇ ｉ （ Ｅ Ｕ） Ｔ ｅｕ ｉ ｖ ｄ ｔ ｏｌ ｉ ｏ ａ ｅ－ ｅ ｎ ｉ ｉ ｕ
机械设计作业集第11章答案
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第十一章 蜗杆传动一、选择题11—1与齿轮传动相比，___D____不能作为蜗杆传动的优点。
A 传动平稳、噪声小 B 传动比可以较大 C 可产生自锁 D 传动效率高11—2阿基米德蜗杆和蜗轮在中间平面上相当与直齿条与_B _齿轮的啮合。
A 摆线B 渐开线C 圆弧曲线D 、 变态摆线11—3 在蜗杆传动中，如果模数和蜗杆头数一定，增加蜗杆分度圆直径，将使___B___。
A 传动效率提高，蜗杆刚度降低 B 传动效率降低，蜗杆刚度提高 C 传动效率和蜗杆刚度都提高 D 传动效率和蜗杆刚度都降低11—4大多数蜗杆传动，其传动尺寸主要由齿面接触疲劳强度决定，该强度计算的目的是为防止 ___D___。
A 蜗杆齿面的疲劳点蚀和胶合B 蜗杆齿的弯曲疲劳折断C 蜗轮齿的弯曲疲劳折断D 蜗轮齿面的疲劳点蚀和胶合 11—5在蜗杆传动中，增加蜗杆头数z 1，有利于___D___。
A 提高传动的承载能力 B 提高蜗杆刚度 C 蜗杆加工 D 提高传动效率 11—6为了提高蜗杆的刚度，应___A___。
A 增大蜗杆的直径B 采用高强度合金钢作蜗杆材料C 蜗杆硬度，减小表面粗糙度值11—7 为了提高蜗杆传动的啮合效率ηl ，在良好润滑的条件下，可采用___B___。
A 单头蜗杆 B 多头蜗杆 C 较高的转速n 1 D 大直径系数蜗杆 11—8对闭式蜗杆传动进行热平衡计算，其主要目的是__B__。
A 防止润滑油受热后外溢，造成环境污染B 防止润滑油油温过高使润滑条件恶化C 防止蜗轮材料在高温下机械性能下降D 蜗杆蜗轮发生热变形后正确啮合受到破坏 11—9对于一般传递动力的闭式蜗杆传动，其选择蜗轮材料的主要依据是__A__。
A 齿面滑动速度 B 蜗杆传动效率C 配对蜗杆的齿面硬度D 蜗杆传动的载荷大小 11—10对于普通圆柱蜗杆传动，下列说法错误的是__B__。
A 传动比不等于蜗轮与蜗杆分度圆直径比B 蜗杆直径系数越小，则蜗杆刚度越大C 在蜗轮端面内模数和压力角为标准值D 蜗杆头数z 1多时，传动效率提高 11—11蜗杆传动的当量摩擦系数f v 随齿面相对滑动速度的增大而___C____。
荷载效应计算案例
荷载效应计算案例那我来给你讲一个荷载效应计算的案例。
想象一下，咱们要建一个超级酷的小木屋在山上，这个时候就需要计算荷载效应啦。
首先呢，咱们得考虑恒荷载。
这恒荷载就像是小木屋的“体重”，包括小木屋自身的木材重量、屋顶的瓦片重量之类的。
比如说，经过计算，木屋的结构木材每平方米大概重30千克，屋顶瓦片每平方米重20千克，小木屋的面积假设是50平方米。
那这部分恒荷载就是（30 + 20）×50 = 2500千克，这个就是一直存在的、不变的向下的压力，就像小木屋一直背着的一个重重的壳。
然后呢，还有活荷载。
活荷载就像是小木屋偶尔要承受的一些临时的“客人”。
比如说，如果这个小木屋是用来住人的，那按照标准，每平方米要考虑200千克的活荷载（假设人啊、家具啊这些重量的综合）。
那这部分活荷载就是200×50 = 10000千克。
不过呢，活荷载不是一直都这么大，可能有时候小木屋就一个人在，或者啥人没有就只有几只小鸟站在屋顶上，但是咱们得按照最不利的情况去计算，就像为小木屋准备承受最重的“客人”做准备。
接下来计算荷载效应啦。
假设我们要计算小木屋某根柱子的荷载效应，这根柱子支撑着一部分的木屋面积，比如说它支撑了10平方米的面积。
那这根柱子承受的恒荷载就是（30 + 20）×10 = 500千克，活荷载就是200×10 = 2000千克。
总的荷载就是500+2000 = 2500千克。
这个2500千克的力作用在柱子上，就会产生各种效应，像柱子会被压得变形啦，柱子和地面连接的地方会受到压力啦之类的。
这就是一个简单的荷载效应计算的例子，就像给小木屋的身体各个部分算算它们要承受多大的压力和可能产生的变化一样。
怎么样，是不是还挺有趣的呢？。
传输原理课后习题答案
第二章 流体静力学〔吉泽升版〕2-1作用在流体上的力有哪两类，各有什么特点解:作用在流体上的力分为质量力和外表力两种。
质量力是作用在流体内部任何质点上的力，大小及质量成正比，由加速度产生，及质点外的流体无关。
而外表力是指作用在流体外表上的力，大小及面积成正比，由及流体接触的相邻流体或固体的作用而产生。
2-2什么是流体的静压强，静止流体中压强的分布规律如何 解： 流体静压强指单位面积上流体的静压力。
静止流体中任意一点的静压强值只由该店坐标位置决定，即作用于一点的各个方向的静压强是等值的。
2-3写出流体静力学根本方程式，并说明其能量意义和几何意义。
解:流体静力学根本方程为：h P h P P P Z P Z γργγ+=+=+=+002211g 或同一静止液体中单位重量液体的比位能 可以不等，比压强也可以不等，但比位 能和比压强可以互换，比势能总是相等的。
2-4如图2-22所示，一圆柱体d ＝，质量M ＝50．在外力F ＝520N 的作用下压进容器中，当时到达平衡状态。
求测压管中水柱高度H＝解：由平衡状态可知：)()2/()mg 2h H g d F +=+ρπ（ 代入数据得m盛水容器形状如下图。
＝，h2＝，h3＝，h4＝，h5＝。
求各点的表压强。
解：表压强是指：实际压强及大气压强的差值。
)(01Pa P =)(4900)(g 2112Pa h h P P =-+=ρ)(1960)(g 1313Pa h h P P -=--=ρ )(196034Pa P P -== )(7644)(g 4545Pa h h P P =--=ρ2-6两个容器A 、B 充满水，高度差为a 0为测量它们之间的压强差，用顶部充满油的倒U 形管将两容器相连，如下图。
油的密度ρ油=900／m 3，h ＝，a ＝。
求两容器中的压强差。
解：记中心高度差为a ，连接器油面高度差为h ，B 球中心及油面高度差为b ；由流体静力学公式知：gh g 42油水ρρ-=-P h P22232D F 2d F ⎪⎭⎫ ⎝⎛=+⎪⎭⎫⎝⎛πρπghb)a g 2++=（水ρP P A gb 4水ρ+=P P BPa ga P P P P P B A 1.107942=+-=-=∆水ρ2-8一水压机如下图。
海洋平台设计原理_第二章_海洋环境载荷
2016/11
第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.3 波浪与波浪载荷
• 常见波浪理论D 孤
立波理论
• 孤立波是椭圆余弦
波在水深极浅时的 极限。
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.3 波浪与波浪载荷
• 波浪理论适用范围：
– 黄色区域适用线性 波理论；
– 蓝色虚线框为各阶 Stokes波理论适用 范围；
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上海交通大学本科生课程
2.4 海流与海流载荷
• 如果不考虑波浪，海流对于结构物的拖曳
力为：
• Fdrag = 0.5 *Rhowater* Cdrag * v2 * A； • Cdrag是拖曳力系数,v为海流流速，A为投影
面积；
• 如果考虑波浪，则将上式中v换成海流速度
+波浪速度。
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• 我国海洋水文专家提出，以海面上10m处，
30年一遇，10min平均最大风速为一般条件， 1min平均最大风速为极端条件。
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.2 风与风载荷
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.2 风与风载荷
• DNV规定了两种设计风速标准。
海洋平台设计原理
主讲人：何炎平 倪崇本
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 二〇一六年·十一月
上海交通大学本科生课程
第二章 海洋环境载荷
• 参考书目《Dynamics of Offshore
Structure》伦敦大学学院 Minoo H.Patel 著。
自升式钻井平台压载原理
二
压载如何计算
第七节 桩脚压力和地层承压能力的校核 各个桩脚压载量计算出来之后，就需要计算桩脚 平台给桩 对海底的压力来核算地层是否满足压载的要求。 脚的重力
项目 桩脚号 桩脚位置 桩脚负荷分配系数 升降状态桩脚负荷(得自 升降状态计算表) 压载状态桩脚静负荷 风力附加的预计负荷 波浪流附加的预计负荷 压载所需总负荷 1 前（F） 0.3284 2308.73 满足 4034.06 满足 1101.00 443.00 3852.73
#
二
压载如何计算
第七节 桩脚压力和地层承压能力的校核 两者之和为海底承受的重量R： 桩脚分配到的重量Wp 桩脚自身的重量Wleg。 R=Wp+Wleg Wp Wleg
二
压载如何计算
二
第四节 环境载荷的来源
压载如何计算
环境载荷有哪些？
风力F1 波浪流力F2
二
第四节 环境载荷的来源
压载如何计算
谁能与环境载荷
进行对抗？ 重力W 桩脚支撑力： R1和R2
二
压载如何计算
第四节 环境载荷的来源
环境载荷对桩脚支撑力的影响？
平台的钢结构是弹性的，因此风力和涌浪流力会造 成平台摇摆，摇摆幅度计算由于过于复杂，只能要 求设计公司计算后提供数据。 受到风力和涌浪流力一侧的桩脚支撑力减少，但是 对应一侧的桩脚支撑力将大大增加，增加多少？也 只能让设计公司提供。
二
第五节 压载量的决定
压载如何计算
由风力引起的桩脚附加力
二
第五节 压载量的决定
压载如何计算
海底能承受的压力 因通过海底地质 调查获得参数
环境承载力原理的应用实例
环境承载力原理的应用实例1. 环境承载力原理简介环境承载力是指一个地区或者一个特定的生态系统能够容纳的人口数量或者经济活动的规模。
环境承载力原理是指在一定的生态系统条件下，该生态系统能够忍受或者容纳的最大人口或经济活动规模。
环境承载力原理是环境科学与社会经济发展的重要理论基础，对于可持续发展至关重要。
2. 城市环境承载力的应用实例城市环境承载力是指城市所能容纳的人口数量或者经济活动规模。
以下是一些城市环境承载力的应用实例：•合理规划城市用地：通过科学地规划城市用地，可以优化城市环境承载力。
例如，合理划定工业区、商业区和居住区的位置，避免环境污染物的扩散，保护城市绿地和生态系统。
•节约能源资源：通过推动能源的高效利用和节约，可以提高城市的环境承载力。
例如，推广使用节能灯、低碳交通工具和能源管理系统，减少能源的消耗和污染排放。
•建设生态城市：生态城市是指在城市规划和建设中注重生态环境保护和可持续发展的城市。
通过合理规划城市绿地和水资源，建设生态公园和湿地保护区，提高城市的生态环境质量，增强城市的环境承载力。
•实施循环经济：循环经济是一种资源利用和污染减排的经济模式。
通过推行循环经济，将废弃物转化为资源，减少资源的消耗和污染物的排放，提高城市的环境承载力。
3. 生态系统承载力的应用实例生态系统承载力是指一个生态系统所能容纳的种群数量或者生态过程的规模。
以下是一些生态系统承载力的应用实例：•生物多样性保护：保护生物多样性是生态系统承载力的重要方面。
通过建立自然保护区、保护濒危物种和恢复生态系统，可以增强生态系统的承载力。
•水资源管理：水资源是生态系统的重要组成部分，也是生态系统承载力的关键要素。
通过科学地管理水资源，例如实行河道生态修复和水土保持措施，可以提高生态系统的水资源承载力。
•土地保护与恢复：土地是生态系统的基础，土地的保护与恢复对于提高生态系统的承载力至关重要。
例如，进行森林复育、草地恢复和湿地保护，可以增强土地的生产和保护功能，提高生态系统的承载力。
浅谈海洋环境下常见载荷的计算
海洋环境下的载荷可分为环境载荷、 工作载荷 和特殊 载菏 。 环 境载荷 是 由于直接 或 间接 的 自然环境 作用 而 发生 的 、 作用 在结 构 物 上 的 载 荷 。 由于 直 接 的 自然 环境作用而发生的载荷有 ： 风载荷 、 波浪载荷、 海流
境栽荷的设计标准， 是按 照所处海域 中可能遇到的最恶劣的环境条件 ， 并参考 中国船级社《 海 上 固定平 台入 级 与建 造规 范》 的规 定 来确 定 的 。对 于研 究工 作 载荷 ， 也是 根 据 平 台的 不 同状
态， 根据 静 载荷 、 载荷 的不 同状 态 ， 各 个工 况下选取 最危 险 的状 态进行 分析研 究。 动 在 关 键词 ： 海 洋环 境 １ 载荷计 算与载 荷组 合 力 学分析 环境 载荷 载荷 系数
Ｆ ＝ ・Ｃｓ・Ｓ ・Ｐｏ
式中：０ 尸 为基本风压 ； ｓ为受风构件的正投彰面 积 ； 为暴 露 在 风 中 构件 的高 度 系 数 ， 值 可 根据 ｃ 其 构件高度 ； ｃ 为风载荷形状 系数 ， 圆柱体取 ０ ５ 对 ．，
对于建筑物侧壁取 １５ 对 于两个构件顺风 向处于 。， 前后位 置 时遮 蔽效应 应 当予 以考 虑。
（／ ） 波高水深比（ ／ ）可以将 常用 的波浪理论 ｄＬ 、 Ｈｄ 的使用范围做如下划分 ： 艾 里波 理 论 一 采 用 正 弦 波形 ， 对 微 幅 波适 仅 用， 可用线性理论 ， 计算 比较简单 。 用范 围相对水 使 深 ｄ Ｌ ＞０ ２ 相 对波 高 Ｈ ｄ ０ ２的情况 。 ／ 。， ／ ． 斯托克斯高阶波理论 一 采用坦克波形 ， 不能用 线性理 论 ， 而用 限 幅波 的非线 性理 论 。 它使用 范 围较
天津航海 ２ １ 年第 １ ０１ 期
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2.1
平台承受的载荷的分类
§2.1 平台承受的载荷的分类
二、设计载荷
指平台在使用期间所受到的除环境载荷以外的其他载荷，它可分为 固定载荷 活载荷 固定载荷 —— 是指作用在平台上的不变载荷，当水位一定时这些载荷为 一定值。 如平台的结构自重，附属结构重量，固定不变的机械设备、管线重量和 作用于平台水下部分的浮力等。 活载荷 —— 则指与平台使用有关的载荷，按其时间变化与作用特点又可 分为可变载荷和动力载荷。 可变载荷的数值或作用位臵变化缓慢，可作为静载荷处理，例如可移动 的钻井设备重量，存放的套管及器材重量，人员及其生活必需品的重量等。 动力载荷为对平台结构动力作用明显的载荷，例如各种动力机械和设备 运转时引起的周期性载荷，平台钻井起、下钻作业、吊机起重、船舶停靠及 直升飞机降落等引起的冲击载荷。对于动力载荷应考虑其动力放大作用。
§2.2 风载荷
作用在海洋平台结构上的风载荷可根据下式计算： F = pA （2-1） （2-1）式中，p 为受风构件表面上的风压，N/m2；A为构件垂直于风向的 轮廓投影面积，m2 ；F为作用在构件上的风力，N。 计算风压p 时通常是以根据一定的标准高度和形状选定的基本风压值 p0为基础，然后再对风压沿高度的变化和受风构件形状作修正。基本风压 值p0可由下式确定：
海洋平台强度分析
第二章 环境载荷计算
§2.1 平台承受的载荷的分类
海洋平台在建造和使用期间所承受的载荷可分为三类 环境载荷 使用载荷 施工载荷
一、环境载荷
指由风、波浪、海流、海冰、水温及气温、潮汐、地震等自然环境引 起的载荷，主要有风载荷、波浪载荷、流冰载荷、地震载荷等。 这些载荷可根据平台设计环境条件进行计算，在计算时通常取设计风 速和设计波浪的重现期不小于50年。图2-1为作用在不同钻井装臵上的经 简化的环境载荷示意图 (仅表示了风、浪、流三种力)。
2.2
风载荷
由于风压与风速的平方成正比，故风速的取值显得特别重要。从风速 的原始记录资料来看，风速具有很大的脉动性，在一天的风速记录中出现 的某—瞬间的最大风速，称为该天的瞬间风速。如果取出连续10min的风 速求其平均值，叫做10min时距的平均风速。 在海洋平台设计中常用的是两种设计风速， 持续风风速 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； 阵风风速 —— 是几秒钟（例如3s）时距的平均风速。 一般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。不同时距的风速之间有一定的关系，时距 短的风速比时距长的风速要大。
§2.2
风载荷
系数Cs严格来说是构件形状、构件表面粗糙度及雷诺数的函数，为便 于工程应用，一般都根据构件的形状定出Cs值，如表2-3所示。 表2-3 形状系数Cs 形状 Cs 球形 0.4 圆柱形 0.5 大的平面板（船体、甲板室、甲板以下 1.0 的光滑平板） 1.25 钻井架 1.30 甲板以下暴露的梁和桁材 1.50 孤立结构（起重机、梁材）
海平面以上高度h(m) 0~15.3 15.3~30.5 30.5~46.0 46.0~61.0 61.0~76.0 76.0~91.5 91.5~106.5 106.5~122.0 122.0~137.0 137.0~152.5 152.5~167.5 167.5~183.0 183.0~198.0 198.0~213.5 213.5~228.5 228.5~244.0 244.0~256.0 256以上 CH 1.00 1.10 1.20 1.30 1.37 1.43 1.48 1.52 1.56 1.60 1.63 1.67 1.70 1.72 1.75 1.77 1.79 1.80
1 p0 2 ( N / m2 ) 2g
(2 2)
式中：g为重力加速度，取g = 9.8m/s2; γ为空气重量密度，取γ=12.01 N/m3；v为设计风速，m/s。 于是上式可写成 p0 = 0.613v2 （2-3） 则风压p可以表示为 p =0.613CHCsv2 （2-4） 式中：CH为考虑风压沿高度变化的高度系数；Cs为考虑受风构件形状影响 的形状系数。
§2.1 平台承受的载荷的分类
三、施工载荷
施工载荷指平台在建造以及海上吊运、安装过程中所承受的载荷，这 些载荷会使一些构件产生瞬时的高应力。 因此，尽管这些载荷不是结构设计的控制载荷，通常也需校核这些载 荷对平台结构所产生的影响。 对于使用载荷和施工载荷的计算，有关的平台结构规范都有明确的规 定，且各国规范的规定也日趋一致。环境载荷是平台结构设计的控制载荷 ，由于受到环境条件等因素的影响，计算比较复杂，下面主要介绍环境载 荷的计算。
§2.2
风载荷
在缺少现场实测资料，也无邻近陆、海气象台站的资料时，可利用表 2-1所列的系数进行不同时距风速的转换。此表是以1h平均风速为基准的 ，应用此表时可用线性插值求得所需要的系数。各种统计资料表明，1h平 均风速的大小对表中系数值的影响极小。
表2-1 不同时距平均风速与1h平均风速的比例系数
时距 系数值 1h 1.00 10min 1.04 1min 1.16 15s 1.26 5s 1.32 3s 1.35
§2.2
风载荷
基本风压的标准高度为海面上10m，所以设计风速一般取海面上10m高处的风 速。其它高度处的风速可用下式换算： （2-5）
z vs v10 10
1 n
式中：vs为离海面高度为z(m)的风速；v10为离海面10m高处的风速。
因此，式(2-4)中的CH可表示为
（2-6）
z CH 10
2 n
式中的n值与测量风速的时距以及离岸的距离有关，一般在7～13之间变化。
§2.2
风载荷
美国API规范建议，在开敞的海域，对于持续风风速n等于8，对于阵 风风速n等于13。CCS、ABS、LR的移动平台规范则取表2-2所列的CH值，其 n值接近于13。 表2-2 高度系数CH