海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究_学霸学习网
海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究
南开大学 博士学位论文 海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究 姓名：龚顺风 申请学位级别：博士 专业：结构工程 指导教师：金伟良
鞭江大学工学博士学位论文２０∞摘簧摘要海洋平台结构的安全可靠能是海洋工程中一个有难度而富有挑战幢的重要 研究领域。本文以海洋肄管架平台这一大型复杂工程结构为主要研究对象，在系 统地分桁和总鳐国雨外研究现状及发震趋势的慕碗上，对平台等管架结构大型船舶碰撞损伤、损伤构件的维修加固、损伤修复后平台结构的随机动力疲劳寿命可 靠谴译嵇、孳点系泊导管染平台稳｛季翡强度可爨缝、裰猥承载髓力体系可靠往、单点系泊导管架平台结构的疲劳寿命可靠性和疲劳裂纹寿命评估、以及由此而涉 及至ｌ静考虑平台缩鞠裣修维护等一系剜溺蘧遗莲亍了较深入懿磅究帮探讨，著结台具体工獠实例（ＷＥＮｌ３一ｌ深水导管架平台、ＢＺ２８―１单点系泊导管架平台）加渡罨拜究帮应焉，锻到了疆论醣究与工糕实践紧密援缝合从瑟达瑙程互健透熬强 的，这既为海洋导管架平台结构的设计和对现役平台结构的安全评估提供了理论 依据鄂霪要麴参考给毽，目薅巍隽海浮溜气瓷潆懿安全舞发挺镶了霹靠懿援迁。本文的主要研究成果有：（１）在ＩＮ癌终营次嚣展了在导譬絮结援救藏工安装除段受到大受起重镶蛰 船的碰撞损伤研究。根据ＷＥＮｌ３．１导管架结构碰撞损伤检测资料，对碰撞过程 进行了数篷模羧计算分孝居，对梭传模型从簿单刘复杂的怨鼹揍索照船舷碰撞海涔 平台导管架结构的等效静力撞前荷载２．４５ ＭＮ；同时也对船舶撞击平台结构进彳予 了动力响应分掇，采用非线性弹簧来模拟受损梭馋的局镪凹陷损伤，考虑了结槐 一桩一土的相互作用，运用瞬态动力学方法来计算船舶戳不同的速度撞击导管架 结构的动力响威，确定了船舶对平台结构碰撞的最大动力撞击旖载３．４０５ ＭＮ； 对平台母管架熬体结构的损伤程度进行了评估，确定了相应的灌浆卡箍维修加词方案。（２）将随机动力响应谱疲劳寿命可靠性分析理论应用于损伤修复后的平裔结构疲劳寿命谔估中。通过对ＷＥＮｌ３。ｌ深水导管架平台经损伤加固维修后整体结构静随杌动力响应分析，进行了导管粲结构构件帮管节点酌详细疲劳寿命评估，计弊模型充分考虑了对平台结构动力性能和疲劳寿命有着盥著影响的附属结构帮质霹。罚’髯结采表鞠海洋平台结构的一徐穰态对动力响瘟超主要嚣献；受损 构件相涟接的构件疲劳寿命与损伤前相比有明显的降低，但都满足设计使用要求。（３）建立了海洋平台结构的碰撞损伤分析、受损构件维修加固方案的评估、ｊ！！！！！！！■自！！！！■■■＝自目■Ｅ■■＃目Ｅ！■皇ＩＩＩＩＩＩＩ■ｇ！！！！！！■■！！！！！自∞■＝！！！！自￡格－Ｉ一蓑顺风：海洋平台嫡构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究摘要浙江大学工学博士学位论文２００３维修加固对平台结构动力性能和疲劳寿命影响的一整套研究思路和计算分析方法。（４）国内首次开展了单点系泊海洋平台导管架结构的可靠性评估。根据 Ｂｚ２８―１单点系洎导管架平台结构的检测资料，平台所在场址的水文环境资料作 了概率统计分析，对平台导管架结构的管节点强度、结构极限承载能力体系可靠度和疲劳寿命可靠度及疲劳裂纹扩展寿命进行了系统地评估分析，并提出了相应的维修加固措施。（５）开发‘ｒ海洋导管架平台结构管节点强度校核、疲劳寿命评估和可靠度 分析软件，建立了海洋导管架平台结构强度可靠性、结构极限承载能力体系可靠 性和疲劳寿命可靠性评估体系。为现役平台结构的检测、维护和修理提供了合理 的决策机制。 （６）提出，波浪力、高频系泊力和低频系泊力引起的单点系泊海洋平台导管架结构的疲劳损伤组合计算方法，对平台结构的疲劳寿命评估更趋于合理。 本文的研究工作得到了国家自然科学基金和海洋石油工程股份有限公司的 联合资助，是国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复杂结构的关键科学问 题及设计理论”（项目批准号：５９８９５４１０）、国家自然科学基金“超载作用下的海 洋平台体系可靠性研究”（项目批准号：５９７７９００２）和海洋石油工程股份有限公司研究项目“ＷＥＮｌ３―１导管架损伤评估与修复方案论证”、“Ｂｚ２８―１ＳＰＭ导 管架平台结构可靠性评估”的组成部分。关键词：海洋平台；单点系泊；船舶；碰撞；损伤；检测；灌浆卡箍；维修加固； 波浪荷载；随机动力响应分析；谱分析；疲劳寿命：疲劳裂纹；非线性弹簧；结 构一桩一士相互作用；极限承载能力；可靠性；管节点；系泊力；有限元－ＩＩ一龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３Ａｂｓ＇ａ－ａｅｔＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ ｉｎｅｖｅｒｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｗａｔｅｒ ｄｅｐｔｈｓ ｈａｓ ｇｉｖｅｎａｎｉｍｐｅｔｕｓｔｏｒｅｓｅａｒｃｈ ｅｆｆｏｒｔｓｏｎｔｈｅ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｕｎｄｅｒｓｅｖｅｒｅ ｏｃｅａｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｗａｖｅｓ，ｗｉｎｄ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｌｏａｄｉｎｇａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍａｒｅａｓ ｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅ ｏｎｅｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈｏｃｅａｎｐｌａｃｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈｏｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｒｅｎｄｓＩｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，Ｓｐｅｃｉａｌ ｓｔｕｄｉｅｓａｒｅｔｈｅ ｌａｒｇｅ ａｎｄｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈＴｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｗｏｒｋｓ ｉｎｃｌｕｄｅ：ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｔｗｅｅｎｓｈｉｐａｎｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｊａｃｋｅｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｒｅｐａｉｒ ｊｏｉｎｔｓ ｏｆ ＷＥＮｃｈｅｃｋｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓｏｆｊａｃｋｅｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅ１３―１ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓ ａｎｄ ｔｕｂｕｌａｒ ｐｌａｔｆｏｒｍｊａｃｋｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｅｉｎｇ ｒｅｐａｋｅｄａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ；Ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒｊｏｉｎｔｓ，ｕｌｔｉｍａｔｅｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｙｓｔｅｍｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ 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ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｃｅ?ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｃａｌｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ Ｘ ｄｉａｇｏｎａｌ ｂｒａｃｅ，ｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆ ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究－ＩＩＩＡｂｓｔｒａｃｔ瓣旺大学工掌撼士学键论文２００３ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｉｍｅ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｓｈｉｐ ｂｅｉｎｇ ｐｒｅｓｕｍｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＣＵｌＷｅ，ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｃｏｎｔａｃｔ ｔｉｍｅ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｉｍｐａｃｔ ｌｏａｄ ｂｅｉｎｇ ３ ４０５ ＭＮ．Ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ｅｘｔｅｎｔｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｐｌａｔｆｏｒｍｊａｃｋｅｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ａｌｓｏｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｏ ｃｈｏｏｓｅ ｆｅａｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｒｅｐａｉｒａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆｇｒｏｕｔｅｄ ｃｌａｍｐｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ．（２）Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｕｎｄｅｒ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｗａｖｅｌｏａｄｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏａｓｓｅｓｓｆａｔｉｇｕｅ ｉｉ＆ｏｆ ｔｈｅｄｅｅｐ―ｗａｔｅｒ ｄａｍａｇｅｄｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｈａｖｉｎｇ ｂｅｅｎ ｒｅｐａｉｒｅｄ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄａｎｄ蕈波ａｃｃｅｓｓｏｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｄｄｅｄ ｍａｓｓｈａｖｉｎｇ ｅｖｉｄｅｎｔｌｙｅｆｆｅｃｔｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ １ｉｆｅ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｍｏｄｅｌｓ．Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｄｅｌｅｄａｓａｒｅｉｎｃｌｕｄｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｎｏｎ－ｓｐｒｉｎｇ ａｎｄ ｄａｍｐｅｒ，ｔｈｅｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔ－ｚｓｅａｃｕｒｖｅ、ｅ―ｚ ｃｕｒｖｅ ａｎｄｐ－ｙｃｕｒｖｅｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅａｒｅｆｉｅｌｄ ｇｅｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅ―ｐｉｌｅ―ｓｏｉｌ ｍｕｔｕａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ－ｏｒｄｅｒ ｍｏｄａｌ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｓ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ．ｔｈｅａｒｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｅｒｓ ｂｅｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒａｒｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｏ ｎｏｎ－ｄａｍａｇｅｄ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｅｙａｌｌｓａｔｉｓｆｉｅｄ ｗｉｔｈ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｌｉｆｅ ｔｅｒｍ，ｔｈｅ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ．（３）Ｔｈｅｓｔｕｄｙ ｔｈｏｕｇｈｔｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｈｉｐｓ ａｎｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ，ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｐａｉｒ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｍｅｍｂｅｒｓ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｅｐ－ｗａｔｅｒ ｄａｍａｇｅｄｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｉｎｇ ｂｅｅｎ ｒｅｐａｉｒｅｄ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ．（《）Ｔ＆ＢＺ２８一ｉＳＰＭ ｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｉｎ ｔｕｂｕｌａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｔｉａｂｉｌｉｔｙ，ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏａｒｅｉｎｓｐｅｃｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｐａｉｒ ａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ａｄｖｉｃｅｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．（５）Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｃｈｅｃｋ ｏｆ ｔｕｂｕｌａｒｊｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｒｅｐａｉｒ． ．ＩＶ．巍顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３Ａｂｓ蛔ｃｔ（６）Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｂｏｕｔ ＳＰＭｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆａｔｉｇｕｅ ｄａｍａｇｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｗａｖｅ ｌｏａｄ，ｈｉｇｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｏｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ，ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｍｏｒｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｉｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔＦｉｎａｌｌｙ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｉｎｉｔａｌｓｏａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙｒｅｓｏｕｒｃｅｓｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｌｉａｂｌｅ ａｓｓｕｒａｎｃｅｆｏｒ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓＴｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｉｓｐａｒｔｌｙｓｐｏｎｓｏｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆＣｈｉｎａ（ＣＮＳＦ）ａｎｄｐａｒｔ ｏｆｔｈｅ ｋｅｙｔｈｅ Ｃｈｉｎａ ０ｉｔｓｈｏｒｅ Ｏｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，ａｓ“ＳｔｕｄｙｏｎＣＮＯＯＣ．Ｉｔ ｉｓａｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆＣＮＳＥ ｔｉｔｌｅｄｔｈｅ ｋｅｙ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｐｒｏｂｌｅｍ＆ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｏｒｉｅｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ５９８９５４ １ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”（Ｇｒａｎｔ Ｎｏ．ｏｉｌ０），ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓｅａｏｆ ＣＮＳＦ，ｔｉｆｆｅｄ ａｓ“Ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｔｈｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｏａｄｓ”（Ｇｒａｎｔ Ｎｏ．５９７７９００２），ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔｓｏｆ ＣＮＯＯＣ，ｔｉｔｌｅｄａｓ“ＷＥＮｌ３．１ ｉａｃｋｅｔｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂａｒｇｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｄａｍａｇｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎａｌ，ｒｓｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ”ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ”．ａｎｄ“ＢＺ２８．１ ＳＰＭ ｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｒｍＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｏｃｅａｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ，Ｓｉｎｇｌｅ Ｐｏｉｎｔ Ｍｏｏｒｉｎｇ（ＳＰＭ）ｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｍｌ，Ｓｈｉｐ，Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ，Ｄａｍａｇｅ，Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｇｒｏｕｔｅｄ ｃｌａｍｐｉｎｇ，Ｍａｉｎｔ，ｅｎａｎｃｅａｎｄＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，Ｗａｖｅ，Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ，Ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，Ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅ，Ｆａｔｉｇｕｅｃｒａｃｋ，Ｎｏｎ―ｌｉｎｅａｒ ｓｐｒｉｎｇ，Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－－Ｐｉｌｅ－－Ｓｏｉｌ ｍｕｔｕａｌ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，Ｕｌｔｉｍａｔｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ，Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，Ｔｕｂｕｌａｒ ｊｏｉｎｔ，Ｍｏｏｒｉｎｇ ｆｏｒｃｅ，Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ“龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究＿Ｖ。濒＿疆大学工学博士学位论文２００３第ｌ章绪谂第１章绪论【摘要］：本章详细地阐述了海洋平台结构碰撞损伤及可靠往与疲劳寿命详估研究的意义、研 究现状以及基本理论，并简述了作者在此领域所开展的主要研究工作。 蓑键词：海洋平台；碰撞攒伤；可靠性；疲劳；寿命详估；研究琨状１．１课题研究背景及意义在入日澎蒎、资源鬣挟帮污絷霹透嚣薤突爨懿今天，海洋资源豹并发已经愈来愈受到各国的高度重视，海洋经济日菔成为馓界各国国民经济的重要组成部分。透２０年来，沿海各辫燕快了海洋经济发矮戆步伐，到２０００每墼雾海洋瑟发产值已经超过１０ ０００亿荚元。海洋资源开发和海洋环境保护成为各国经济合作 与发震的极塞港力的领域。随着社会的进步，科技和经济的迅猛发展，世界各阑对石油、天然气等能源 戆嚣隶越浓越大，交予隧上澶气瓷源的逐灏减少，已满足苓了人类鹣需求。这样， 人类就搬目光投向占地球面积酉分之七十一的蕴藏着丰富的生物资源和矿物资源的海嚣。蘧对极其丰富、如此诱人的匿量海洋资源，各国加紧了海洋嶷技术的开发，使海洋环境探测、海洋资源调查、海洋油气开发、海洋深潜和海洋生物技术等成为世界惠技术竞争的热点。我国肖１８ ０００多公里的海岸线，６ ５００多个海 船。在谶３００万平方公黧的海域内，大陆架海迸含油气舷地面积近７０万平方公 照，蕴藏的石油资源量程１５０亿吨以上，天然气约１４万亿立方米。各种形式酶 海洋能源总量越过４亿千瓦ｐ】。 目前世界海洋能源开发从近海浅水区域向更为复杂、危险的深海区域发展， 并逐渐形成投资海、技术密集和风硷较大的能滚工韭新领域。海洋平台佟为海洋资源开发的基础性设施，是海上难产和生活的基地。海洋平台的发展经历了由简革到复杂的过程。平台的建造辛才辩扶本税到钢车季，至《诵籁混凝±；结构形式从淘定到移动等多种结构形式；作业水深从浅水发展到１ ０００多米的深水。按稻途，海洋平台Ｗ触分为弘ｌ： 钻井采油平窃 海洋平台 德演平套 油气处理平静 生淫平台裁顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究第１章绪论浙江大学工学博士学位论文按能否移动，海洋平台可划分为移动式平台馄瓣鲁海洋平台Ｉ半潜式平台ｆ钢质导管架平台固定式平台｛渠雾志妻聿蓄平台１牵索塔平台ｆ木质平台海洋平台｛翼霪至辜台ｌ组合平台图１．Ｉ半潜式平台 Ｆ瑶Ｉｌ Ｓｅｍｉｓｕｂｍｏｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ－２－龚顺风；海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江太学工学博士学位论文２０｛）３第１章绪论图ｌ ２浮动式采油平台Ｆｉｇ １ ２ Ｔｅｒｒａ ＮｏｖａＦＰＳＯｓ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｔｏｒａｇｅＯｆｆｉｏａｄｉｎｇ）旧１ ３坐底式钻井、ｒ台Ｆｉｇ １ ３ Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤殷可靠¨与疲劳寿命评估研究?３一第１章绪论浙江大学工学博士学位论文图１．４渤海一号自升式钻井平台Ｆｉｇ １ ４ Ｂｕｏｈａｉ－１ ｓｅｌｆ－ｅｌｅｖａｔｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ罔１ ５混凝土半台ｒｉｇ ｌ ５ Ｔｈｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ?４一龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第ｌ章绪论ｕｃｔｉｏ、ｆ’Ｖａｃｉｌｉｔｌｅｓｐｌ∞Ｔｅｎｄ毪１＂１５ｐ图１．６张／Ｊ甩＆式平台 Ｆｉｇｌ ６ Ｔｅｎｓｉｏｎ ｌｅｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究―５－第１章绪论浙江大学工学博士学位论文图１ ７牵索塔平台Ｆｉｇ １ ７ Ｔｒｕｓｓ ｓｐａｒ ｃｏｎｃｃｐｄｏｎ ｐｌａｔｆｏｒｍ图ｌ ８钢质导管架平台Ｆｉｇ １ ８ Ｔｈｅｓｔｅｅｌｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ－６．龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究新江大学工学博士学位论文２００３第１章绪论１９１４年在委内瑞拉的马拉开波湖建成了第一座木质平台，这一时期的平台 建造方法比较简单，技术水平比较落后，设备比较原始，结构相当庞大。平台承 载能力低，只能安装在水面比较平静及水深较浅的岸边或内湖，木质桩基腐蚀严 重，平台使用寿命短，平台初期投入和维护费用高，石油开发经济效益低，这一 时期的平台发展极为缓慢。 １９４７年在美国墨西哥湾世界上第一座钢质海洋钻井采油平台建成投产，开 创了海洋开发的新时代。这一时期正值第二次世界大战之后，战争中许多先进的 科学技术发展被应用到海洋开发中，特别是钢管制造技术，使钢管桩桩径、壁厚 和桩长不断增加；电子计算机技术的应用使平台结构分析更准确和快速；大型运 输驳船、大型打桩锤的采用，使海洋平台无论在设计和建造技术，还是在适用水 深上都有较大的发展。这一时期海洋平台发展迅速，平台安装水深不断增加，桩 的数目不断减少，施工设备不断完善。模块结构得到迅速发展，平台上部设备通 常在陆上按工艺布置安装在模块中，然后把整个模块运往现场，这样大大减少了 海上安装的工作量，极大降低海上安装费用【３ｌ。 １９７３年在北海的Ｅｋｏｆｉｓｋ油田建成第一座海上混凝土储油平台，随后在世界 各海域先后安装了约２２座重力式混凝土平台。为了适应深水油气田的开发的需 要，近年又出现柔性支承结构平台，即张力腿平台（ＴｅｎｓｉｏｎＬｅｇＰｌａｔｆｏｒｍ如图ｌ６所示）和牵索固定的塔式平台（Ｇｕｙｅｄ Ｔｏｗｅｒ Ｐｌａｔｆｏｒｍ如图１．７所示）。此外，为 了加速海上小油田的开发，巴西国家石油公司设计了标准化、系列化组装平台， 一旦发现海上油田，这种平台可在离安装地点最近的海湾组装。到目前为止，在 世界不同海域已建成不同型式的海洋平台６ ０００余座，其中绝大多数是钢质平台。 我国从１９６６年１２月底在渤海湾建成第一座固定式导管架海洋平台起，已有 近四十年的历史。虽然时间不长，但发展速度较快。特别是改革开发以来，我国 海洋石油勘探开发事业迅速发展，在渤海、南黄海、东海、南海及北部湾海域全 面进行了勘探，并且正向水深大于２００米的深水发展，已建成使用的海洋平台 ３０余座，平台结构型式主要是钢质导管架固定式平台，此外还有锥体沉箱式和 浮式生产储油系统。这些平台都已经受了风浪、地震以及特大冰情的考验。 海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，所处的环境条件复杂而恶劣，承 受着多种随时间和空间变化的随机荷载，包括波浪、海流、风、潮汐及海冰等引 起的荷载的联合作用。环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、材 料老化、构件缺陷和机械损伤以及疲劳和裂纹扩展的损伤积累都将导致平台结构 构件和整体抗力的衰减，影响结构服役的安全度和耐久性。 历史上曾有多次海洋平台事故，造成了重大的经济损失和不良的社会影响。龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究．７．第ｌ章绪论 浙江大学工学博士学位论文 Ｌ／Ｊ ＂，宣ｉ；ｉ；羞黼嗣ｉ宣墨蛊皇黼宣ｉ；；；葺嗣薯置宣ｉ；崔；例如，１９６５年英囡北海的“海上钻石”号平台支柱拉杆的脆断，导致平台沉没； １９６８年“罗兰爨”号链劳平台事故；１９６９年我潮滋海２譬平台羧海疆壤镯，造 成直接经济损失２０００多万元；同样对海冰作用他计不足，１９７７年渤海４号风火警套又程海泳馋瑙下翅塌；１９８０冬“澎海２号”钻井鲶在巨浪佟蘑下顿覆，导数１６５人死亡；１９８０年北海的Ｅｋｏｆｉｓｋ油田的“醒历山大?基而兰”号五腿钻井 平台发生颓覆，爵致１２３人死亡；１９８９每美国墨蹶哥湾ＳｏｕｔｈＰａｓｓＢｌｏｃｋ ６０平台 发生工业爆炸和火灾，造成平台失效。Ｐ～３６平台距离巴两海岸１９０ ｋｍ，是巴飚最大酶海上平台，也是世爨上最大的半浮动式海上油井警台之一，耗资３．５６亿夔元修建的这座平台长ｔ１２ ｍ，高１１９ ｍ，重达３１４００ｔ，２００１年３月Ｐ一３６平螽爆炸爱沉没（如鼹１．９骥示），逡或２入延亡，８人失路，直接缀济擐失迭４亿多美元。２００２年８月我国南海ＷＥＮｌ３。１平台导管架结构在施工过程中受到大型起重铺蛰船的撞漆（如图ｌ，ｌｏ所示），ｘ瓣撑有一构件鼹郝受至４严重挤压破塥，附近海管、立管嘏受到严重破坏，造成工期延后四个多月。这些惨痛的教训给海洋资源开发以很大的警示，同时也促进国内外海洋石油部门加倍地投资和努力研究海洋平台的关键科学问题，使海洋平台结构的设计、缎护和安龛评定提高一个叛的水平，从而为海洋油气资源的安全开采提供可靠的保证。图１．９巴西Ｐ－３６平台爆炸后沉没Ｆｉｇ １．９ｉＴｂ Ｐ－３６ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｉｎｋｉｎｇ ａｃｃｉｄｅｎｔ ｄｕｅ ｔｏ ｂｌａｓｔｉｎｇ Ｉｌｌｌｌ！自ｄ自ｅ！！！＝！！！！墨．８．龚顺风：海洋平台辅构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学ｒ学博士学｛讧论文２００３第ｌ章绪论图ｌ １０ ＷＥＮ １３．１导管架半台结构与起重铺管船撞击时刻Ｆｉｇ ｌ１０ＴｈｅＷＥＮ１３?１ｓｔｅｅｌｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｌｌｉｄｅｄ ｂｙｔｈｅｂａｒｇｅＩ．ＥＴｅｂｂｅｔｔ在他的《最近五年铡质平台的修理经验》’文中‘…，埘世界上１００ 起需要修理的海ｆ二乎台损伤原冈，进行了分析，如表ｌ １所示。 表１．１海上平台构件受损原因Ｔａｂ １ １ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆｔｈｅ ｄａｍａｇｅｄ ｏｔｔ＇ｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ从表Ｉ ｌ町以知道，由ｊ二碰撞造成、Ｆ台构件的损伤共２２起，占２２％，虽然 平台管＿ｆｑＨ：ｕ，４－－．１。操作水平的提高，季物掉落、碰撞和安装过程造成的损伤鐾现下 降趋势，但很难杜绝。由于疲劳引起的损伤１１ｉ比例较大，五年之内山２８％上升龚顺风：海洋、１，台结构碰撞损伤及司靠性与疲劳寿命评估研究一９一第１章鳍论浙江大学工学博士学位论文至３６％。在所述的１００起损伤中，疲劳损伤共３ｌ起，占３ｌ％，是海上构件损伤 的第一成因。这是平台老化和随平台服务年限增长可以预料的现象。同时也可以 提醒平台的操作者要特别注意平台水下检测，特别是对管节点的检测，及早发现 问题，尽早进行修理与加固，以减少平台的修理费用，使平台的可靠性始终保持 在较高的水准上。 从中可以看出海洋平台事故发生的直接原因主要是ｐｌ：（１）结构构件的强度 储备不足；（２）浮力储备和稳定性不足；（３）平台管理和生产操作水平的不完善。 结构破坏模式主要有：（１）屈服失效；（２）屈曲失效（弹性或塑性）；（３）疲劳 失效；（４）脆性断裂失效。 海洋平台结构的碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估已经过几十年的研究与 发展，取得了不少成果，但由于海洋环境以及结构系统的复杂性，尚有许多基础 性的问题有待进一步深入的研究和解决，特别是对于中国海域环境条件下的研究 尚不多，而且实际工程中的疲劳问题仍然十分严重，所以有必要对这方面的研究 投入力量。 在海洋平台的设计制造及服役中，安全性是必须考虑的首要问题，而平台结 构的可靠性又是保证使用安全的基本条件。为了保证海洋平台结构的可靠性，需 要科研人员和所有工作人员齐心协力地工作，把可靠性工作贯彻到设计、制造、 使役乃至检测和维修的全过程【６Ｊ。 随着对海洋开发的加速，在ＥＥ过去更加复杂及恶劣的海域进行开采作业的可 能性不断增加，使疲劳问题更加显著。考虑到在腐蚀环境下，会加速结构开裂及 裂纹扩展。应力分析计算的日益精确化，使得结构的强度储备有所降低，从而也 降低了结构实际抵抗疲劳的能力。此外，对正在服役的设计寿命期已经临近的平 台，如果要延长使用期限，就存在对结构的重新评估以及维修方面的问题。 虽然随机疲劳分析已从传统的幅值域累积损伤理论发展到利用功率谱及 Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｒｌｏ模拟载荷时间历程的频域分析法，所得寿命仍与实际有较大差距。 随机疲劳分析也引入材料固有分散性因素及应用随机过程理论进行疲劳累积损 伤的随机性。因此，疲劳累积损伤过程实质上是复杂的不可逆随机过程，材料的 固有分散性对其随机性有重要影响，但目前对这方面的研究并不十分深入，缺乏 试验数据。 开展海洋平台在结构可靠性及疲劳寿命评估方面的研究，这不仅与海洋油气 资源开发建设的投资及使用安全性和适用性密切相关，而且会对海洋平台结构可 靠性与寿命评估方法与理论的发展和提高有着十分积极的促进作用。 海洋平台的结构可靠性与疲劳寿命评估，是海洋工程中一个有难度而富有挑．１０．龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究蛳江大学工学博士学位论文２０∞第ｌ章绪论战性的煎耍研究领域。：ｉ砬几十年来，国内外对此进行过不少的研究，但攘于问题 本身的笈条萑，这些研究或采滏远逯不髓满足嚣｛ｌ萋与将来豹工程窑舔要浓。壶予 海洋环境的复杂性和区域性，国外的一拨研究成果可以借鉴，但针对我国海域环 凌条传鸵辑突盛怒还不踅太多，存在有诲多基疆经熬润怒鸯德逡一步深入研究耩解决。我黧今后五副＋年凝阉，程海洋磊溃王延上游会蠢缀大懿发震，我霆２０００ 年的海洋原油产最为ｌ ５００万ｔ以上，天然气产照为８５―１００亿ｍ３。２００５年，实 骥南海、澎海原浊年产鬃均达ｌ ０００万ｔ，天然气年产量１００亿帮。为达到毖嚣 标，需要建立各种海洋平台６０多座，总投资将达百亿人民币。在海洋平台结构 的设计发使用中～定会遇到很多与结构安全性樱关躲闷题，蹶以开展本文的磅突 还具有暇大的现实意义。１．２国内外研究现状海洋石油勘探开发戆投资离、技术密集和风殓较大的产业。海洋平螽作为海 洋石油资源开发的基础性设施，是海上生产与生活的基地，其投资资金约占海洋 石油魏撵开发费溺的三分之一左右。困诧，寻求海洋平台结搞秘豹安全健霜注释 嫩佳经济效益，是海洋平台结构的设计、使用、捡测和维护中必须特别关注的问鞭。由于海洋平台的安全使用性，不仅怒海洋工程中面临的重要工程技术问题， 箍量涉激诸多学辩静交义静基确经疆题，为诧，蓬家鑫然季季学基金会在“丸五” 期间的薰大项目“大型复杂结构体系的关键科学问题及设计理论研究”（编号： ５９８９５４１０）孛专门将其翔入谍嚣遴行专壤研究。在课题“复杂环境下海涕平台结 构系统的优化理、哙”中，国家自然科学基盒会组织了哈尔滨工业大学、浙江大学、 大连理王大学、中嚣瓣学院力学锈突掰等大专黧校；藤稳磷萃谴遴行玫关矫究，该 课题共分为４个专题。浙江大学承担了“海洋平台结构可靠度与寿命评估”的专 题硬究，本文熬互作裁楚该专题硬究懿一部分。１。２。｛躲燕等平台戆碰撞磺宠理状近年来，在海洋工獠领域钢质导管架平台结构得到了广泛的应用，农们在复 杂恶劣的环境中工作，除去正常的工季＃荷载藕环境蔫载之外，出于意外的事故， 如船舶与平台结构的碰撞、下落道物等的碰撞时有发生。因此，正确评估这类磁懿顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究－１１－第１章绪论浙江大学Ｔ学博士学位论文撞事故对结构可能造成的损伤以及结构构件的残余强度便成为海洋工程中重要的研究课题Ｉ ７Ｉ。Ｍａｒｔｉｎ Ｊ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ和ＰｒｅｂｅｎｔＰｅｄｅｒｓｅｎ悼Ｊ对船舶与浮动式平台结构和固定导管架平台结构进行了碰撞的动力学数值模拟研究，在碰撞过程中考虑了作用在船 舶上水动力压力的变化。如果船舶与浮动式平台结构碰撞，作用在船舶上的水动 力的影响用近似的附加质量系数来考虑，附加水质量系数主要取决于船舶的外形和碰撞的持续时间。如果船舶与固定导管架平台结构发生碰撞，碰撞产生的能量 主要被平台结构的动力响应所吸收，平台对碰撞产生大的动力响应时，可以假定 船舶碰撞后静止不动，能量都被平台吸收。Ｅｒｉｋ Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎ和ＫａａｒｅＲ．ＪｏｈｎｓｅｎＩｇｌ用非线性数值方法分析平台与船舶碰撞后的结构载荷和变形关系，把局部损伤效应简单地归入结构响应的整体分析中。通 过试验和理论分析对构件的局部凹陷损伤特性进行研究，得到横向撞击载荷和凹陷变形问的相互关系。Ｊｏａｏ．Ｇ和Ｄｅ Ｏｌｉｖｅｒｉａ［”Ｉ对因船舶碰撞而损伤的平台钢质圆管构件特性进行了研究，用梁单元来模拟受损构件，材料模型假定为理想弹塑性，构件两端不同 的边界条件对损伤计算有重要的影响。对撞击部位的凹陷区分为多个单元，分段 计算吸收的能量，然后相加得到整个凹陷区吸收的能量，凹陷区所吸收的塑性变 形能大概占总动能的１０～１５％，构件的局部变形能不应被忽略。为了充分保证 受弯构件的能量吸收，设计时需要加强构件两端管节点的强度，减少构件的直径和壁厚比以防止构件的局部届曲。上海交通大学陈铁云教授【１１ｌ对海洋平台碰撞和损伤分析进行了详细的综述， 并对各种方法进行了比较和分析，同时也介绍和比较了钢质平台的能量吸收模型。上海交通大学李润培教授【１１＿“】对船舶与海洋平台碰撞进行了详细的研究， 建立了船舶与海洋平台结构碰撞的弹塑性分析方法，利用塑性节点法结合大位移 理论处理碰撞过程中结构的大变形、塑性以及应变硬化等问题，并考虑了圆管局部凹陷特性、橡胶护弦、水动力、构件屈曲等因素对碰撞过程的影响。采用Ｗｉｌｓｏｎ―ｅ法结合修正的牛顿迭代对碰撞结构系统的非线性动力响应进行了数值模拟， 并对供应补给船与平台碰撞进行了动塑性分析。１．２．２工程结构可靠性研究现状１９４７年，美国的Ｆｒｅｕｄｅｎｔａｌ发表了著名的论文“结构的安全度”（Ｔｈｅｓａｆｅｔｙ－１２－龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第ｌ章绪论ｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ）后，关于结构可靠性分析的讨论才广泛地开展起来。在这篇论文中 作者主要讨论了结构设计中地各种不确定因素，同时又从这些不确定性的相互作用观点，论述了载荷和强度的随机性。到６０年代，人们越来越多地从概率和统计的角度来研究结构的安全性问题，一门新的学科――结构可靠性理论随之发展起来。在结构可靠性理论中，各种影响结构安全的不确定因素都用随机变量或随机过程来描述。包含在这些随机变量中的不确定性可以分为两类【ｌ副：（１）客观不确定性。客观不确定性是指与基本变量有关的不确定性。包括材料力学性能的不 确定性、构件尺寸的不确定性以及制造误差、建造不完善性及焊接残余应力等引起的不确定性。这种不确定性可以通过实物或试样的测定结果进行统计分析，找 到它们的分布特性。（２）主观不确定性。主观不确定性是指对结构强度进行分析 所作的假定、环境条件及转化为荷载的近似性、结构分析方法、结构模型化精确程度等引起的不确定性。这种不确定性主要取决于人们对它们认识程度及人们所 掌握的知识水平。在充分考虑这些不确定性因素的基础上，一个结构安全与否，用该结构在规定服役期内不发生破坏的概率来度量，这一概率就称为结构的可靠 度。应用结构可靠性理论处理不确定性，克服了传统的确定性方法的缺点，因而 更符合客观实际。在结构的可靠性分析中是用可靠度、失效概率和可靠性指标等来评价结构的可靠性。结构可靠指标的定义是以结构功能函数服从正态分布为基础，利用正态概率 分布函数可以建立结构可靠指标与结构失效概率间的一一对应关系。在实际工程 中，结构功能函数可能是非线性函数，因而不能直接计算结构的可靠指标，通常用近似的计算方法，主要有中心点法、验算点法（ＪＣ法）、映射变化法和实用分 析方法。由于用这些方法计算可靠指标只需要随机变量的前一阶矩和二阶矩（验 算点法、映射变化法和实用分析法需要考虑随机变量的分布概率），而且只需考虑功能函数泰勒级数展开式的常数项和一次项，因而统称为一次二阶矩方法【１“。 中心点法的最大特点是计算简便，不需进行过多的数值计算，但也存在着明 显的缺陷：（１）不能考虑随机变量的分布模型，只是直接取用随机变量的前一阶矩和二阶矩；（２）将非线性功能函数在随机变量的平均值处展开不合理，由于随 机变量的平均值不在极限状态曲面上，展开后的线性极限状态平面可能会较大程 度地偏离原来的极限状态曲面；（３）对有相同力学含义但数学表达式不同的极限 状态方程，求得的结构可靠指标值不同。 在一次二阶矩理论的发展中，Ｈａｓｏｆｅｒ和Ｌｉｎｄ．、Ｒａｃｋｗｉｔｚ和Ｆｉｅｓｓｌｅｒ、Ｐａｌｏｈｅｉｍｏ和Ｈａｎｎｕｓ等人提出了验算点法。它的特点是能够考虑非正态分布的随机变量，在计算量增加不是很大条件下，可对可靠度指标进行精度较高的近似计算，求得龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究一１３－第１苹绪论浙江大学工学博士学位论文满足极限状态方程的验算点值。验算点法的主要缺点是计算冗长，若变量较多又 存在非正态分布变量时，计算要花费大量时间。 由于这两种方法存在着上述不可避免的缺点，所以程序设计采用了拉格朗日 （Ｌａｇｒａｎｇｅ）乘子法。该法对非线性规划具有很好的效果，它以优化的算法，迅速的求解设计点，得到的可靠度指标１３具有相当的精度。一次二阶矩方法以其计算简便、在大多数情况下计算精度能满足工程应用要 求而为工程界所接受，但有些情况下，如结构功能函数在验算点附近的非线性程 度较高时，一次二阶矩方法的计算结果与精确解相差过大。国内外一些学者应用 数学逼近中的拉普拉斯（Ｌａｐｌａｃｅ）渐进方法研究结构的可靠度问题，由于渐进方 法用到了非线性功能函数的二阶偏导数项，因而属于二次二阶矩方法【１７Ｉ。 在结构可靠度理论的研究中，还提出了同时考虑其他不确定性的可靠度分析 方法，如将随机性与模糊性相结合而形成的模糊可靠度分析方法，考虑随机变量 概率分布参数（如平均值、标准差）统计不确定性的可靠度分析方法。由于问题 比较复杂，在有些方面的认识尚不统一，需要做进一步的研究。将传统的有限元 方法与可靠度方法相结合而形成的随机有限元方法，是分析大体积结构可靠度的有效方法。一个复杂的结构往往是有多个构件组成的，在通过力学方法，将结构上荷载的统计特性转化为构件荷载效应（内力、位移等）的统计特性后，如结构构件的抗力统计特性也是已知的，则可由前面介绍的一次二阶矩法分析每一个构件的 可靠度，但每一个构件的可靠度，并不能反映整个结构体系的可靠度。事实上， 整个结构体系可靠度的计算是非常复杂的。如果只有当结构中的每一个构件都失 效时结构才失效，则称结构体系为并联结构体系。并联结构体系一般都是超静定 体系，构件破坏后会发生内力重分布，结构体系的可靠度要大于每一个构件的可 靠度。对于静定结构体系，结构每一个构件的失效都会导致整个结构体系的失效， 称为串联结构体系。串联结构体系属最薄弱链系统，其可靠度要小于每一个构件 的可靠度。并联体系和串联体系是结构体系中最基本的两种体系类型，实际工程中的大部分超静定体系，大多数都是以并联一串联体系形式而存在的，按照并联方式，结构失效要形成相应的失效路径（模式），而失效路径可能会有多个，所有 失效路径又构成一最薄弱链系统，在这种情况下，结构体系可靠度与单个构件可 靠度的大小不易简单判定。为分析方便，实际中多将并联一串联结构体系简化为 有多个失效模式构成的串联结构体系，特别是对于理想的弹塑性结构。这样，工 程中的体系可靠度问题就以串联结构体系的可靠度问题居多Ｉ埔ｌ。 分析结构体系的可靠度，首先要寻找结构可能会出现的各种失效模式。一般龚顺风ｔ海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第１章绪论情况下，即使是一个非常简单的结构体系，其失效模式也非常多，全部搜寻出来计算量会很大。而实际上，在这些失效模式中，只有失效概率值较大的一部分对结构体系的失效概率有明显的贡献，称为主要失效模式，其他的则可以忽略掉， 所以分析中只考虑这些主要的失效模式即可。在这种情况下，寻找结构失效模式的过程也就变为搜寻主要失效模式的过程。在找到结构主要的失效模式后，再应用多个失效模式的可靠度计算方法分析结构体系的可靠度。因此，一般而言，结 构体系可靠度的分析包括寻找主要失效模式和概率计算两部分，而在寻找主要失 效模式的过程中也要伴随着大量的概率计算。目前，己提出多种寻找结构主要失效模式的方法，如网络搜索法、荷载增量法、分支一约界法、Ｂ约界法、截止枚 举法、线性规划法及许多其它改进的方法，其中应用较多的是分支?约界法。 虽然在结构体系可靠度研究方面做了大量的工作，但由于问题约复杂性，无论是 理论上，还是应用上，都与工程要求有较大的差距ｌｌ…。 由于以一次二阶矩理论为基础的可靠度计算方法对于非正态分布的随机变 量和非线性表示的极限状态函数等问题的处理上还存在着相当的近似性，所以，寻找一种有效而精确的结构可靠度计算方法是必需的。于是，基于蒙特卡罗法的结构可靠度数值模拟方法得到了人们的普遍重视。 Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｄｏ方法是通过随机模拟来对自然界的客观现象进行研究的一种 方法。Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｒｌｏ方法可以用来分析确定性问题，也可以用来分析不确定性问 题。由于结构可靠度所研究的是不确定性事件的度量问题，因此用Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｒｌｏ方法分析结构的可靠度是很自然的，除用于一些复杂情况的可靠度分析外，也常 用于各种可靠度近似分析方法计算结果的校核。用Ｍｏｎｔ－－Ｃａｒｌｏ方法分析问题首先要产生随机数，然后再根据随机变量的概 率分布进行随机抽样。目前常采用基于数论原理的计算机方法，所得随机数称为 伪随机数，其最大特点是产生速度快，具有可重复性。Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｒｌｏ方法模拟的 结果是一个随机变量（对于结构可靠度问题，模拟的失效概率值是不确定的）， 常用其估计值的方差来反映其不确定性程度，方差越小，模拟的精度也越高。所 以降低模拟变量估计值的方差，是减少模拟次数，提高模拟精度的手段之一，对 于小概率事件的结构可靠度问题尤其如此，分析表明，模拟次数与结构失效概率及要求的模拟精度（所模拟失效概率估计值的变异系数）的平方成反比。缩减方差的技术有对偶抽样法、条件期望抽样法、重要抽样法、分层抽样法、控制变数 法和相关抽样法。对于结构可靠度问题，应用最多、也最为有效的是重要抽样法，包括一‘般重要抽样法、渐近重要抽样法、更新重要抽样法、方向重要抽样法等１２０１。龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究－１５?第１章绪论浙江大学工学博士学位论文１．２．３海洋平台结构可靠性与寿命评估研究现状海洋平台结构复杂、体积庞大、造价昂贵，所处的环境条件复杂而恶劣，承受着多种随时间和空间变化的随机荷载，包括波浪、海流、风、潮汐及海冰等荷 载的联合作用。环境腐蚀、海生物附着、地基土冲刷和基础动力软化、材料老化、构件缺陷、机械损伤以及疲劳和裂纹扩展损伤的积累都将导致平台结构构件和整体抗力的衰减，影响结构服役的安全性和可靠性。 长期以来，在海洋工程领域，疲劳是造成事故的主要原因，对结构的可靠性 研究主要集中于疲劳寿命的可靠性评估，并在此基础上建立了可供实际应用的疲 劳设计与分析方法。比如常用的ｓ―Ｎ曲线及Ｐａｌｇｒｅｎ－Ｍｉｎｅｒ线性累积损伤理论， 以及近年来广泛研究的结合断裂力学的方法等。这两种方法大多是基于确定性的 概念的方法。而事实上，结构的疲劳是一个受到大量不确定因素影响的极其复杂 的现象，在设计及维护中使用不同的疲劳分析方法会得到分散性很大的结果。采 用确定性分析方法，为了保证结构的安全，一般还要引入由经验确定的安全系数， 但这样得到的结果又往往过于保守，从而在经济上需付出昂贵的代价。因此，对 于受到大量不确定因素影响的海洋工程结构的疲劳问题，用结构的可靠性理论来 加以研究是非常适当的，它可以对结构在疲劳方面的安全性作出比用确定性方法 更加合理的评估【２１Ｉ。 在海洋平台结构可靠性和疲劳寿命评估研究方面国内外己经有许多文献和 研究成果出版，Ｐｅｔｅｒ ｗ Ｍａｒｓｈａｌｌ［２２．２３１（１９６９）和Ｂｅ，ａ［２４＿２５１（１９７３）最先将结构 的可靠性理论运用于海洋平台结构的风险分析和环境荷载标准的选取，为海洋平台结构的可靠性研究奠定了基础。 ＢｅｎＧＢｕｒｋｅ和ＪａｍｅｓＴ．ＴｉｇｈｅＩ“Ｉ（１９７１）对４个不同水深（１２０ｍ一３００ｍ）的导管架平台结构在波浪和地震荷载作用下分别作了动力响应的解析数值计算 分析，模型考虑了结构与水之间的相互作用，波浪水质点运动特性由 Ｐｉｅｒｓｏｎ－Ｍｏｓｋｏｗｉｔｚ谱导出，基底地震激励由地震加速度时程曲线来摸拟计算分 析，分别得到了平台甲板的变形、基底剪力和倾覆弯矩功率谱。结果表明（１）当平台结构的基本振动周期大于２．４ ｓ时波浪引起的动力响应是比较重要的；（２）水和结构的相互运动对结构振动的阻尼有重要的影响；（３）用通常假定的 Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布不能充分的描述波浪引起的结构动力极值响应统计特性。Ｂｅｎｔ Ｂｅｒｇｅ和ＪｏｓｅｐｈＰｅｎｚｉｅｎｌ２７Ｉ（１９７４）对７个不同水深的导管架平台结构进行了波浪动力响应分析，采用均值为零，平稳各态历经的高斯随机过程方向 波浪谱，用模态叠加法在频域内进行谱分析，得到结构的位移、转角、基底剪力、羹顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究．１６．新江犬学工学博士学位论文２００３第１章绪论弯矩和扭矩的统计特性。结果表明，波浪的传递方向对平台结构的转动响应影响ｑｌｉｄ，，转动响应对平台结构的整体动力响应的影响也很小。Ｎ ＲｏｇｅｒＭａｄｄｏｘ［２８－２９１（１９７４）对深水导管架平台结构进行了时间历程和谱疲劳分析，考虑了结构动力特性对疲劳寿命计算的影响，疲劳累计损伤采用Ｐａｌｍｇｒｅｎ．Ｍｉｎｅｒ准则，环境荷载看成是由许多短期海况序列组成，每一短期海况 假定为平稳、各态历经、狭带的高斯随机过程，用波高和周期来表示，波高和应 力服从Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布。ＪＨ．Ｖｕｇｈｔｓ和ＲＫＫｉｎｒａＩ”】（１９７６）采用谱分析方法和波浪分布散步图，对固定式导管架平台结构进行基于概率统计的疲劳寿命评估，研究成果表明（１） 应用谱分析方法对导管架平台结构进行详细的疲劳分析是可行的，比较实用； （２）波浪和应力在各方向的概率分布比用确定性方法描述更符合实际情况，应 力传递函数的系统误差可能影响应力长期分布的精确性；（３）应力传递函数的不 确定主要是由作用在结构上的波浪荷载计算引起，如波浪力计算的线性化，管节点局部应力集中系数的选取等。１９７９年一１９８２年，美国石油学会（ＡＰＩ）资助Ｐａｕｌ Ｈ Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇｌ３１－３６１主持为期四年海洋工程结构疲劳可靠性分析的研究项目，对海洋工程结构存在的许多不确定性因素进行了试验和理论分析研究。（１）分析了大量试验结果数据后，建议在海洋工程结构疲劳寿命预测中的累计损伤度△为对数正态分布，并取△的中值和变异系数分别为五＝１．０和Ｃ．＝Ｏ．３０；（２）海洋平台管节点热点应力计算可 以从五个方面考虑不确定性，即结构的制造、装配和安装；海洋波浪的描述；作 用在结构上的波浪力计算：构件内的名义应力的计算；热点应力集中系数计算。 用随机变量来占来描述疲劳载荷计算中的这些不确定性，在一般情况下，对海洋 平台管节点可取百＝ｏ ７０和ｃ。＝ｏ．５０；（３）用数值模拟的方法得到一系列宽带 交变应力过程，用雨流计数法计数，并计算疲劳累计损伤，然后将所得结果与采 用Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布模型的结果比较，经统计分析计算雨流修正系数的经验公式。ＡＨａｌｄａｒ和ＨＢ Ｋａｎｅｇａｏｎｋａｒ【３７－”１（１９８６）应用谱分析和概率分析混合方法，考虑了非线性波浪动力和海平面自由波动效应的影响，对海洋平台结构的动力响应和疲劳进行了研究。结果表明：（１）在波高较大的海况，海平面的波动对 结构的动力响应有重要的影响，随着波高的增大，响应的倾斜系数和过量系数增 加，和实际全比例测量结果相一致的；（２）海平面的波动效应稍微减小了平台结构响应的根均方值，但概率分布函数跟原来的高斯随机过程假定的Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布有较大的偏离，对疲劳损伤计算有重要的影响；（３）由于非线性波浪动力和自由 表面的波动，应力响应是非高斯随机过程，非高斯随机过程应力分布被认为是高龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究－１７一第１章绪论浙江大学工学博士学位论文斯和漂移指数分布的组合，在波高较大的海况，应用传统的Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布计算疲 劳损伤，结果偏向于不保守。 Ａ．Ａｌｍａｒ－－Ｎａｓｓ（４０Ｊ（１９７９．１９８５）等受到挪威皇家科学和工业研究委员会的 支持开展了为期５年的海洋平台钢结构疲劳寿命的研究。海洋环境荷载、断裂力学理论、焊接节点的疲劳性能、焊接缺陷、焊接节点疲劳强度的改善、海洋环境和腐蚀保护对结构疲劳的影响、裂纹开展机理、疲劳寿命计算、疲劳设计标准等 方面作了试验和理论研究。Ｋｎｕｔ ＭＥｎｇｅｓｖｉｋ和Ｔ．Ｍｏａｎ（１９８３）［４１】对焊接节点疲劳性能的材料和几何不确定性进行了概率分析，从线弹性断裂力学和Ｐａｒｉｓ－－Ｅｒｄｏｇａｎ裂纹扩展准则出 发，运用概率断裂力学和影响函数法来评估应力强度因子，应用Ｍｏｎｔｅ－－Ｃａｒｌｏ 数值模拟法将基本变量的不确定性转变成疲劳性能的不确定性，比较分析了各个因素对节点疲劳性能的影响。印度Ａ．Ｇｕｐｔａ和＆Ｐ＿Ｓｉ：ｎｇｈ（１９８６）１４２ｌ对海洋导管架平台结构的疲劳性能 进行了详细的研究，平台结构模型简化为平面框架形式，分别考虑了节点之间的 刚性连接和铰接两种情况；桩一土一结构分为桩一土子结构和导管架子结构，相 互连接用桩头阻抗刚度传递矩阵，在计算桩头阻抗刚度矩阵时考虑了不同深度的 土壤剪切模量的变化和临近泥面附近桩土之间分离等因索的影响；用有效波高和 平均跨零周期来表示海况，使用Ｐｉｅｒｓｏｎ－Ｍｏｓｋｏｗｉｔｚ谱进行动力响应分析，用线 性化的波浪理论（Ａｉｒｙ）计算作用在结构上水质点的速度和加速度，同时考虑了 流和海平面构件浸没深度的影响；用不同的应力集中系数公式和Ｓ―Ｎ曲线对结构管节点进行了疲劳寿命计算，分析了这些不确定因素对结构疲劳寿命的影响。Ｔ Ｍｏａｎ［４３１（１ ９９３）应用断裂力学和损伤理论考虑检测和修理影响后海洋平台结构疲劳可靠性设计标准作了研究。 Ｈｏｖｄｅ［４４１（１９９５）考虑检测和修理影响的海洋平台结构疲劳和超载可靠性 研究作为他的博士论文，文中主要运用结构可靠度理论和断裂力学对张力腿平台 结构疲劳失效和超载失效作了研究。Ａ．Ｎａｅｓｓ和ＡＡ．Ｐｉｓａｎｏ１４５１（１９９８）对拖曳力为主的深水海洋平台结构的动力响应的频域分析作了研究。ＴＭ．ＭａｄｈａｖａｎＰｉｌｌａｉ和Ａ．ＭｅｈｅｒＰｒａｓａｄｌ４６１（２０００）用断裂力学理论在时域内基于检测的固定导管架平台结构疲劳可靠性进行了研究。 印度Ｐ．Ｇａｎｄｈｉｌ４７）（２０００）等对海水环境条件下加劲钢质管节点的疲劳裂纹扩 展作了研究，环境条件模拟印度洋的热带海水，加载频率为０．２Ｈｚ，分别对Ｔ型 和Ｙ型管节点进行了疲劳试验，同时建立了腐蚀环境条件下管节点的裂纹初始寿．１８．龚顺风，海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第ｌ苹绪论命和扩展寿命计算的理论模型。（１）在腐蚀环境条件下，焊趾相关线附近有多条 裂纹出现；（２）常幅加载条件下的裂纹扩展速率比自由腐蚀环境下要大；（３）应用断裂力学理论可以合理地估算节点的疲劳寿命。 英国Ｔ Ｏｎｏｕｆｒｉｏｕｌ４８－４９１阐述了用系统可靠度理论可以很好的解决目前海洋平台结构研究中存在的问题，应用结构可靠度理论对海洋平台结构的设计、维护和检测的益处作了详细的论述。上海交通大学胡毓仁教授、陈伯真教授【２１１等对船舶及海洋工程结构疲劳可靠 性分析理论进行了系统的研究，并出版了学术专著，书中主要对疲劳载荷的概率统计、疲劳强度的概率模型、疲劳累计损伤理论和疲劳寿命的估算、结构系统的疲劳可靠性分析和模糊疲劳可靠性分析等方面作了详细的论述。 石油大学方华灿教授、陈国明教授【５。Ｊ八十年代中期开展了海洋石油钢结构的 模糊疲劳可靠性研究；九十年代运用断裂力学理论对海上结构物裂纹缺陷评估与 寿命预测进行了研究：２０００年完成了冰区海上结构物的可靠性分析研究，也出 版了学术专著，书中包含了低温下材料的疲劳与断裂强度试验及其概率特性、海 冰荷载的计算及其概率分析、冰区海上结构物的疲劳可靠性分析、冰区海上结构 物的断裂可靠性分析、冰区海上结构物裂纹的安全可靠性评估等研究内容。 天津大学余建星教授、郭振邦教授等ｌｌ ５】对结构系统可靠性分析理论进行了研 究，并将理论运用于船舶与海洋工程结构物设计和可靠性分析评估。 同济大学邓洪洲教授等【５１。５５】对海上固定平台结构的系统静强度可靠性、系统 疲劳可靠性进行了分析研究并编制了相应的计算程序。 中国船舶科学研究中心石理国研究员等【５ ６ｌ在研究Ｄ５００系列管节点疲劳特性 的基础上，探讨了影响疲劳寿命的因素，进行了局部应力一应变法及断裂力学法 计算分析，建立了适用可靠的海洋平台管节点疲劳寿命计算方法。 浙江大学金伟良教授［５７。９１１在结构可靠度数值模拟、结构体系可靠度及海洋平 台结构的超载可靠性、动力可靠性、时变可靠性等方面均进行了研究。（１）在结 构可靠度分析方面，提出了复合重要抽样方法、Ｖ空间重要抽样方法、结构体系可靠度的实用分析方法、改进的一次二阶矩分析方法以及非高斯分布变量的高精度结构可靠度概率积分方法；（２）开发编制了基于或独立ＳＡＣＳ软件的结构可靠 度分析系统ＳＴＲＡＳ和结构非线性极限承载力分析程序ＮＡＳＡＵＢＣ；（３）进行了 海洋平台结构可靠度参数不确定性研究，提出了海洋平台设计的不确定性参数和结构体系模型与荷载不确定性分析方法；（４）研究成果在ＳＺ３６．１、ＪＺ２０．２、 ＷＥｌｌｌ―４Ｃ、ＷＥＮｌ３一ｌ、ＢＺ２８．１等平台的可靠性评估中得到了广泛的应用。龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究－１９－第１章绪论滟江大学工学媾士攀盥论文１。３本文主要工作以海洋导管架平台这一大型复杂工程结构为生要研究对象。在系统地分析和 总维国内乡｝簪｝究现状、存在淹题秘发震趋势静基疆土，将器震对警台结搀ｊｌ嚣靛残 撼损伤、损伤构件的维修加固、受损结构的评估、平台构件的强度可靠性、平台 续橡酶掇隈承载筑力可靠瞧窝疲努寿鑫霹靠性分掇、鞋及囊瑟瑟渗及裂熬考虑乎 台结构检修维护等一系列问题进行较深入的研究和探讨。文中分析计算方法的适 建性均出实际工程（ＷＥＮｌ３．１、ＢＺ２８．１平台）嬲以验｛蒌，共燎主要礤究残暴推 广应用于其它工稷结构的评估分析中。本文的研究具有很强的工程应用背景，主 蘩工ｌ乍体现在以下几个方蕊：１．大型船舶碰撞引起的海洋平台导管架缩构损伤分析 浚鬻海ＷＥＮｌ３―１海洋平台警管架绪秘静ｘ瓣撑在导警粱安装除段受溺大噫饿起重铺管船撞击后的损伤检测结果为依据，对碰撞过程进行了数值模拟计算分 掇，怼擒僚模型觚篱萃到复杂熬慧路模羧懑艇龆狰撞海洋平台结稳匏撞毒力。建 立了船舶与海洋平台碰撞系统的力学模型，对导衡架平台ｘ斜撑受损构件进行 了等效势力强度诗舞努褥，褥餮英撞轰力海２．４５ ＭＮ。霹浮警絮熬俸结构迩行麓 力响应分析时，考虑了碰撞过程的水动力效应，桩一土一平台结构的相互作用， 袋焉襄线瞧弹簧来模数受援穆锋鼹零凹隧损揍，农麓麓绫不阕瓣速度与警鑫发生 碰撞的情况下，模拟出平台受撞击构件的永久凹陷变形与碰撞接触时间的关系， 爱演分辑计算了躲期对乎台结擒磁撞瓣最大攘壹力必３，４０５ ＭＮ。对平台续稳梭 件和管节点损伤程度的详估及提出合理可行的修理加固方案提供了理论依据。 ２。海洋警叁导警黎绩穗受援梅释修瑾热强方寨弹绩 应用数值有限元和弹嬲性理论解析方法，对ＷＥＮｌ３。ｌ海洋平台导管架结构 受丈鍪船舶碰撞鹃ｘ籀撵受损构件迸彳亍承载能力分析，丽辩也对疑灌浆卡箍修复 后构件的极限承载能力进行了理论分析与数值计算。利用混凝土强度理论、】ｂｎ― Ｍｉｓｅｓ酸豁准刚，建立灌浆卡箍稳释酶辅窝受拉、辘囊受篷和弯铤荷载佟溺下豹 ｊＢ线性有限元模型进行计算，与理论分析得到的承载能力设计值比较表明，受损 稳｛串经灌浆卡箍修理魏国嚣鹣辘淘抗控、抗基承载髓力要琵琢锈篱疆，挠弯承载 能力不如原钢管，但满足ＡＰＩ ＲＰ２Ａ规范的设计要求，采用的维修加固方案是安全豹、可幸亍豹。３．基于损伤修复后的海洋平台罨管架结构疲劳寿命可靠性评估．２０一羹顺风：海洋平台结构碰撞损｛野及可靠性岛疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第１章绪论在对随机波浪荷载作用下结构动力响应和基于概率谱分析的疲劳寿命可靠性评估理论作了叙述以后，通过对ＷＥＮｌ３．１深水导管架平台经损伤维修加固后 的整体结构进行随机动力响应分析，同时也对导管架结构构件和管节点进行了详 细的疲劳寿命评估。计算模型充分考虑了对平台结构动力性能和疲劳寿命有着显 著影响的附属结构和质量，同时也考虑了结构一桩一土的相互作用。计算结果表 明海洋平台结构的一阶模态对动力响应起主要贡献；与受损构件相连接的构件疲劳寿命与损伤前相比有明显的降低，但都满足设计使用要求。随机波浪谱分析方法是合理的、可行的。研究成果无疑为海洋平台结构的设计、维护和安全评定提高到一‘个新的水平。４．单点系泊海洋平台结构管节点强度校核和可靠性分析 海洋平台结构管节点强度设计和可靠性分析是当前海洋结构基本性能研究的重要方向，也是保证平台结构安全的重要问题。根据海洋平台结构管节点设计 准则，开发了海洋平台管节点强度校核和可靠度分析软件，应用冲剪校核和名义 应力校核法对渤海ＢＺ２８－１单点系泊海洋导管架平台结构管节点进行了强度校核， 并用可靠度分析软件计算了管节点的强度可靠度，找到了海洋平台的最不利的节 点和荷载工况组合，为合理设计海洋平台结构和对现役平台结构的科学评估、检测、维护和修理提供了分析方法和理论依据。５．单点系泊海洋导管架平台结构体系可靠性分析 单点系泊平台是海洋油气资源开发中经常使用的结构形式。运用非线性逐步倒塌分析方法，考虑桩一土一结构的非线性相互作用，研究了单点系泊海洋导管架平台结构在极端荷载工况作用下的承载能力计算模型，在此基础上结合蒙特卡 洛随机抽样法，提出了单点系泊海洋导管架平台结构的体系可靠度计算方法，对工程实例ＢＺ２８．１ＳＰＭ单点系泊海洋导管架平台结构在２０年设计基准期和５０年 重现期进行了体系可靠性分析。研究结果表明：边界条件采用固端或非线性弹簧 支承对计算结果影响不大；用５０年重现期的环境荷载参数来进行单点系泊海洋导管架平台结构的设计是合理的；在环境荷载中起主导作用的是由波浪引起的系 泊力；在海洋平台结构的设计及对己服役平台结构的评估中运用体系可靠度理 论，可以为海洋油气资源的安全开发提供可靠的保证。６．单点系泊海洋平台导管架结构疲劳寿命可靠性评估 开发了海洋平台导管架结构疲劳损伤计算和可靠度分析软件，对ＢＺ２８．１单点系泊海洋导管架平台结构的环境荷载作了概率统计分析。应用累计损伤理论，龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究一２ｌ－笫ｌ荤鳍论浙江大学工学麟士学位逆文将波浪力、高频和低频系泊力进行组合对导管架结构的疲劳寿命进行了可靠性评 ｛鑫，嚣辩疆据检溺结采运瓣甑爱力学理论诗算分耩了导鹜檠结构餐节点疲劳袭纹 扩展寿命。对计算结果分析可知：波浪荷载引起的结构疲劳损伤相对于船舶系泊 力赞载楚薅常小豹，姆波浚力、惑频系泊力霹｛螽叛系涪力孳｜超静浮管檠结构静疲 劳损伤分别进行计算并累计相加是不合理的，运用可靠皮理论和疲劳荷载组合方 法对单患系泊平螽导管架缝构在疲劳方巍的安全淫评佬将更为合理。 本文的研究王作得到了国家自然辩学基金摹羹海洋程涟工程股爨有限公司翡 联合资助，是国家自然科学基金“九五”重大项目“大型复杂结构的关键科学问 题及设诗理论”（颂巨髋凑号：５９８９５４１０）、国家鑫然秘学基金“超载馋孀下翦澎 洋平台体系可靠橼研究”（项目批准号：５９７７９００２）和海洋石油工程股份有限公 蠲研究项目“ＷＥＮｌ３一ｌ黪管架损伤评镳与修复方寨论谖”、“ＢＺ２８－－１ＳＰＭ譬 管架平台结构可靠性评估”的组成部分。参考文献［１］金伟良．国家自然科学基金敷大项目专题研究总结报告【Ｒ】．杭州：浙江大学，２００２。（２］康海贵，宋压普，顾元宪．海洋平台结构系统的优化设计专题研究报告旺ｑ． 辽宁大连：大连理工大学，２０００。 ［３］陆文发，李林普，高明道编著．近海导管架平台【Ｍ】．北京：海洋出版社．１９９２。 （４】Ｔｅｂｂｅｎ，Ｉ．Ｅ。ＴｈｅＬａｓｔ Ｆｉｖｅ Ｙｅａｒ’ｓ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｓｔｅｅｌ ＰｌａｔｆｏｒｍＲｅｐａｉｒｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｌ９ｔｈａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ ５３８５，１９８７．２６ｌ也６８．【５］李润培，王悫农．海洋平台强度分析ｆＭ】．上海：上海交通太学出版社，１９９２． ［６］张立。海洋导管架平台结构疲劳可靠性研究８喝．杭州：浙江大学博士嚣研究工作报告．２０００． （７］Ｊ／ｎ Ｗｅｉ－ｌｉａｎｇ，Ｇｏｎｇ Ｓｈｕｎ－ｆｅｎｇ，ａｎｄＳｏｎｇｌｉａｎ．ＷＥＮｌ３―１ ｊａｃｋｅｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ［Ｒ］．Ｈａｎｇｚｈｏｕ：ｄａｍａｇｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｂａｒｇｅＩｎｓｔｉｔｕｅ ｏｆ ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００２．ｏｆ １３ｔｈ ａｎｎｕａｌ【８］ＭａｒｔｉｎＪ．Ｐｅｔｅｒｓｅｎ，ａｎｄ Ｐｒｅｂｅｎ ｔ Ｐｅｄｅｒｓｅｎ．Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｈｉｐｓ ａｎｄｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?，，ＩＩＩＩ＂■黑毫詈詈兰皇皇葛暑墨■■ｓ堂一２２－龚顺风：拇洋平台结构碰撞损伤及可靠性与瘫劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第１章绪论ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ４１３４，ｔ９８１ １６３―１７１ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｆ １ ３ｔｈ ａｎｎｕａｌｆ９】Ｅｒｉｋ Ｐｅｔｔｅｒｓｅｎ，ａｎｄ Ｋａａｒｅ Ｒ．Ｊｏｈｎｓｅｎ，Ｎｅｗｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｏｂｉｌｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｎｉｔｓ［Ａ］Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ４１３５，１９８１；１７３―１８６，（１０］Ｊｏａｏ ＧＤｅ Ｏ ｌｉｖｅｒｉａ Ｔｈｅ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｏｔｉｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｍ＇ｅｓ ｕｎｄｅｒ ａｃｃｉｄｅｎｔａｌｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓ［Ａ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇＯＴＣ ４１３６，１９８１，１８７?１９８ｏｆ １ ３ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．【１１］陈铁云，朱正宏．海洋平台碰撞郛损伤分析的进展（Ｊ］．力学进展，ｔ９８９．Ｖ０１．１９（４）：４６４―４６３．［１２］李润培，陈伟刚，顾永宁．近海固定平台碰撞的准静态分析［Ｊ］．海洋工程，１９９５，Ｖ０１．１３（２）：１４―２１．［１３］李润培，陈伟刚，顾永宁。船舶与海洋平螽碰撞的动力响应分析［Ｊ］。上海 交通大学举报，１９９６，Ｖ０１．３０（３）；４０―４７． ［１４］鲍嫠斌，攀润培，顾永宁．船舶与海洋平窃碰撞的动塑性分析［Ｊ］．上海交 遵大学学报，ｔ９９７，Ｖ０１．３１（７）：４０一鲥． ［１５］余建星，郭振邦，徐慧编著．船舶与海洋结构物可靠性原理［Ｍ】．天津：天津 大攀窭敝社。２００１． ［１６］赵园藩著．工程结构可靠性理论与应用【Ｍ】．犬涟：大连理工大学出版享土。１９９６．Ｃ１７］赵网藩，众伟良，贡金鑫蒋．工程结构可靠度理论［Ｍ】．北京：中国建筑工 效舞叛聿主，２０００。 ［１８］贡众鑫，仲伟秋，赵国藩．工程结构可靠性基本理论的发展与应用（１）［Ｊ】． 建筑结梅攀壤，２００２，Ｖ０１．２３（４）：２一吼 ［１９］董冲著．现代结构系统可靠性理论及其应用［Ｍ】．北京：科学出版社．２００１． 瞳ｏ】金传良。续援可靠度数篷模誉夔繇方法醵】，建筑续构学投，ｔ９９６，Ｖｏｌ。１７０）：６３，７２［２１］胡簸仁，陈捷真缡蓑。艟熬及海洋工程结魏疲劳可靠性分掇ｐ嘲。北京：人 民交通出版社．１９９６．［２２］Ｍａｒｓｈａｌｌ，Ｐｅｔｅｒ．Ｗ，黜ｓｋＶｏｌ ９５，Ｎｏ．１２．１９６９ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｍｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］，ＡＳＣＥ＆。Ｄｉｖ，，［２３】Ｍａｒｓｈａｌｌ，Ｐｅｔｅｒ，Ｗ，Ｄｙｎａｍｉｃａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｓｐｅｃｔｒａ嘲，２５３７，１９７６．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ８ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ１４３一１５７．ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ龚顺风：海洋平台结构碰撞损伤及可靠性岛疲劳寿命评估研究－２３―第１章绪论赣江犬学工学博士学位论文［２４］ＢｅａＲ．Ｇ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｄｅｓｉｇｎ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ５ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ １８５，１９６．ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ】，ＯＴＣ １８３９，１９７３，￡２５】Ｂｅｎ，＆Ｇ Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ ｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｐｌａｔｆｏｒｍｓｉｎｔｈｅ Ｇｕｌｆ ｏｆＭｅｘｉｃｏ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ８ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ６５７，６７９ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ ２６７５，１９７６。Ｃ２６］Ｂｅｎ。ＧＢｕｒｋｅ，ａｎｄ Ｊａｍｅｓ Ｔ Ｔｉｇｈｅ．Ａ ｔｉｍｅｓ ｓｅｒｉｅｓ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｂｅｈａｖｉｏｒｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ ｔｈｉｒｄ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］，ＯＴＣ 【２７］Ｂｅｎｔ１４０３，１９７１ ７７５＊７８８ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ Ｂｅｒｇｅ，ａｎｄ Ｊｏｓｅｐｈ Ｐｅｎｚｉｅｎ，Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｏｏｆｉｓｈｏｒｅ ｔｏｗｅｒｓｗａｖｅｆｏｒｃｅｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ２０５０，１９７４，１７３＿１９０ｔｏｆ ６ｔｈａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣＣ２８］Ｍａｄｄｏｘ，Ｎ．Ｒｏｇｅｒ．ＦａｔｉｇｕｅＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ６ｔｈ１９１－２０３．ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｄｅｅｐｗａｔｅｒ ｆｉｘｅｄ－ｂｏｔｔｏｍｐｌａｔｆｏｒｍｓ［Ａ］?２０５ ｌ，１９７４．ａｎｎｕａｌｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］。ＯＴＣ［２９］Ｍａｄｄｏｘ，Ｎ．Ｒｏｇｅｒ，ａｎｄ Ｗｉｌｄｅｎｓｔｅｉｎ Ａｎｎｉｅ．Ｗ Ａ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｆａｔｉｇｕｅ ａｎａｌｙｓｉｓ岛ｒｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ７ｔｈａｎｎｕａｌｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ２２６１，１９７５．１８５＿１９８．ｆｉｘｅｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｃ３０】Ｖｕｇｈｔｓ，Ｊ，Ｈ，，ａｎｄ Ｋｉｎｒａ Ｒ．Ｋ．Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｅ ｆａｔｉｇｕｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ【Ａ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ８ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］－ＯＴＣ ２６０８，１９７６，８８９－９０６．ｆｏｒ ［３１］Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ，ＰＨ．，Ｓｔａｈｌ，Ｂ．，ａｎｄ Ｎｏｌｔｅ，Ｋ．Ｇ，Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｓｉｇｎｏｅｃａｎ ｓｔｉｎｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，ＡＳＣＥ，Ｖ０１．１０３。ＮＯ．ＳＴｌ０，Ｏｃｔ．，１９７７．２０４９－２０６２．【３２ｊ Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ，囊Ｈ．Ｐｒｏｂａｌｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆＯＴＣ ３３８０，１９７９．１９７－２０６ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｎ ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅｌ ｌｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］。［３３］Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ，ＥＨ，ａｎｄ Ｌｉｇｈｔ，Ｍ．Ｃ．Ｆａｔｉｇｕｅ ｕｎｄｅｒ ｗｉｄｅ ｂａｎｄ ｒａｎｄｏｍ ｓｔｒｅｓｓｅｓ［Ｊ］?ＪｏｕｍＭ ｏｆｔｈｅ ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｉｖｉｓｉｏｎ，ＡＳＣＥ，Ｖｏｌ。１０６，Ｎｏ．Ｓ露ｈｌｙ，１９８０；ｌｉｎｅａｒ ｍｏｄｅｌ ｉｎ ｐｒｏｂａｈｉｌｉｓｔｉｃＥ３４３ Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ，Ｐ．Ｈ．，ａｎｄ Ｈｓｉｅｈ，Ｈｃ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎ［Ｊ］一Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｄｅｃ，１９８０．Ｄｉｖｉｓｉｏｎ，ＡＳＣＥ，Ｖｏｌ＋１０６，Ｎｏ．ＥＭ５，！！目！＿ｌｌｌＥ＿目！．２４．【３５】Ｍａｒｔｉｎｄａｌｅ，Ｓ．Ｇ，ａｎｄ Ｗｔｒｓｃｈｉｎｇ，ＥＨ。Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ－ｂａｓｅｄｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ ｆａｔｉｇｕｅ ！！！＿＿！！！＿＃∞目＿＿Ｉ！！自＿Ｅ！！＿∞Ｅ！＿㈣＿－＿ｌＩＩＩｌｌｌｌｌ。龚顺风；海洋平台缩梅碰撞损伤厦可靠性与疲劳寿命评估研究浙江大学工学博士学位论文２００３第１章绪论ｃｏｌｌａｐｓｅ［Ｊ］Ｊｏｕｒｎａｌ１７９２一１８１１ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ，Ｖ０１．１ ０９．Ｎｏ ８，Ａｕｇ，１９８３．［３６］Ｗｉｒｓｃｈｉｎｇ，ＰｆＨＦａｔｉｇｕｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ，Ｖ０１．１１０ Ｎｏ．１０，Ｏｃｔ，１９８４．２３４０―２３５５［３７］Ｈａｌｄａｒ Ａ，ａｎｄ Ｋａｎｅｇａｏｎｋａｒｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｗａｖｅＨ ＢＳｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｆａｔｉｇｕｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ １８ｔｈｏｆｊａｃｋｅｔｓｕｎｄｅｒｌｏａｄｉｎｇ［Ａ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ５３３２，１９８６ ３７７－３８５ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ［３８］Ｈａｌｄａｒ，Ａ．，ａｎｄ Ｋａｎｅｇａｏｎｋａｒ Ｈ．Ｂ Ｎｏｎ―Ｇａｕｓｓｉａｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ：Ｄｙｎａｍｉｃ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ，ｖ０１．１ １３，Ｎｏ．９，Ｓｅｐ．，１９８７．１８８２―１８９８［３９］Ｈａｌｄａｒ，Ａ．，ａｎｄ Ｋａｎｅｇａｏｎｋａｒ Ｈ Ｂ，Ｎｏｎ―Ｇａｕｓｓｉａｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｐｌａｔｆｏｒｍｓ：Ｆａｔｉｇｕｅ［Ｊ］Ｊｏｕｒｎａｌ１８９９―１９０８ｏｆ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡＳＣＥ，、ｂｌｌ １３，Ｎｏ．９，Ｓｅｐ．，１ ９８７．［４０］Ａｌｍａｒ－Ｎａｓｓ，Ａ，ＦａｔｉｇｕｅＨａｎｄｂｏｏｋｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅｓｔｅｅｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｍ］．ＴａｐｉｒＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ．１９８５［４１］Ｅｎｇｅｓｖｉｋ，Ｋ．Ｍ．，ａｎｄ Ｍｏａｎ Ｔｏｒｇｅｉｒ，Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｙ ｉｎｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＦｒａｃｔｕｒｅＭｅｃｈｎｉｃｓ，Ｖ０１．１８，ＮＯ．４，１９８３．７４３－７６２［４２］Ｇｕｐｔａ，Ａ．，ａｎｄ Ｓｉｎｇｈ，Ｒ Ｐ Ｆａｔｉｇｕｅ Ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｍ］Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌｉｎ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ １ ９８６［４３］Ｍｏａｎ，Ｔｏｒｇｅｉｒ，，Ｈｏｖｄｅ，ＧＯ，ａｎｄＢｌａｎｋｅｒ ＡＭ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ―ｂａｓｅｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｄｅｓｉｇｎｃｒｉｔｅｒｉａ ｆｏｒ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ａｎｄｒｅｐａｉｒ［Ａ】．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ２５ｔｈ ａｎｎｕａｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ５９ｌ一６００．ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ［Ｃ］．ＯＴＣ７１８９，１９９３［４４］Ｇｅｉｒ Ｏｌａｖ Ｈｏｖｄｅ．Ｆａｔｉｇｕｅ ａｎｄ ｏｖｅｒｌｏａｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄ ｒｅｐａｉｒ［Ｍ］Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ＭａｒｉｎｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｔｈｅ Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｒｏｎｄｈｅｉｍ，Ｎｏｒｗａｙ１９９５［４５］Ｎａｅｓｓ，Ａ，ａｎｄ Ｐｉｓａｎｏ，Ａ Ａ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃｄｒａｇ ｄｏｍｉｎａｔｅｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＯｃｅａｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ １９，Ｉｓｓｕｅ：５－６，Ｏｃｔｏｂｅｒ―Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９９７．２５１―２６２［４６３ Ｍａｄｈａｖａｎ Ｐｉｌｌａｉ ＴＭ．，ａｎｄ Ｐｒａｓａｄ，Ａ．Ｍ．Ｆａｔｉｇｕｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓｉｎ ｔｉｍｅｄｏｍａｉｎ ｆｏｒ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ｆｉｘｅｄ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， 羹顺风：淹洋平台结构碰撞损伤及可靠性与疲劳寿命评估研究一”一第ｔ章绪论潢汪大学王学搏士学霞论文Ｖｏｌ ２７，Ｉｓｓｕｅ：２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０００．１６７．１８６．【４７］Ｇａｎｄｈｉ，Ｅ，Ｍｕｒｔｈｙ，Ｒ，ａｎｄ Ｒａｇｈａｖａ，Ｇｓｔｅｅｌ ｔｕｂｕｌａｒｅｔａＬ Ｆａｔｉｇｕｅ ｃｒａｃｋ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎ ｓｔｉｆｆｅｎｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖ０１．２２，ｊｏｉｎｔｓｉｎ ｓｅａｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ［Ｊ］．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｓｓｕｅ：ｔ０，Ｏｃｔｏｂｅｒ，２０００。１３９０－１４０１［４８３ Ｏｎｏｕｆｒｉｏｕ，Ｔ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｂａｓｅｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｏｆ ｏｆｆｓｈｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｍａｒｉｎｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｖ０１．１２，Ｉｓｓｕｅ：７－８，Ａｕｇｕｓｔ，１９９９ ５２１－５３９［４９］Ｏｎｏｕｆｉｒｏｕ，ｔ，ａｎｄＦｏｒｂｅｓ ＶＪ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｏｆ ｆｉｘｅｄ ｓｔｅｅｌ ｏｆｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｓ［嚣，Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄＳｙｓｔｅｍ Ｓａｆｅｔｙ．Ｖ０１．７１，Ｉｓｓｕｅ：２，Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２００１．１８９―１９９．［鞠】方华烟，藩鬻唆著。捧区海上缝捣戆瓣可靠憋分援ｆ醚圣蔻索：石澳工娩整驻社．２０００．【５ｌ】邓滋溯，扬痰雄。邀海乎台缝麴系绞疲劳澎会计算方法【Ｊ】。孛藿海上浊 气，１９９５，Ｖ０１．７（１）５－９． ［５２】叉５拱测，孙泰，扬庆雄。海洋平台结梭系统疲劳可靠瞧分据方法［舅。中重造船，１９９５（１３１）：６２－６８．［５３］邓淤洲，孙豢，杨庆雄。海上平台结构系统静强度《嶷性分掇程序系统［Ｊ】。 计算结构力学及其成用，１９９６，Ｖｏｌ １３（１）；７９―８３． ［５４］邓洪洲，王肇民．结槐系统疲劳可靠性分孝蓐方法及萁应用［Ｊ］．固漭大学学报，１ ９９７，Ｖ０１．２５（１）：１７―２２．［５５］邓洪洲，孙豢．海上平台结构疲劳与疲劳可靠性分析樱序设计［Ｊ］。计簿力学 学报，１９９７．Ｖｏｌ＋１４（４）：４９５．４９９． ［５６］石理国，姚术林，周敏健．海上平台管节点疲劳性能研究［Ｊ］．中国造船，１９９４（１２４），５４―６４．［５７］Ｊｉｎ，Ｗ－Ｌ．＆Ｌｕｚ，Ｅ．Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ【嚣Ｊｏｕｒｎａｌ［５８］Ｊｉｎ，Ｗ－ＬｅｔｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｓａｍｐｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ｄｅｓｉｇｎ，１４７（１９９４）．３９３４０１。ＣＵＩ？Ｖｅａ１．Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐ－ｙｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ｏｆｆｓｈｏｒｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ４５ｌ。４６６ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｏｃｅａｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖ０１．７，Ｎｏ．４，１９９３．【Ｓ§】Ｊｉｎ，Ｗ．Ｌ，＆Ｌｕｚ，Ｅ．Ｄｅｆｉｎ矗ｉｏｎｒｅ