导管架平台损伤检测及疲劳寿命研究

上海交通大学

博士学位论文

导管架平台损伤检测及疲劳寿命研究

姓名：李东升

申请学位级别：博士

专业：工程力学

指导教师：王德禹

20070601

第一章绪论

架；纵向与横向联系称为支撑，用于传递水平荷载，保证结构在施工和安装中整体稳定。腿柱和桩共同作用构成了导管架平台的支承结构。位于桩顶以上，由板、梁或立柱等构成的支撑框架结构称为甲板结构。在海洋开发中，广泛采用导管架平台是由于导管架平台具有如下特

点：

（１）平台的支承结构是以圆钢管

为主要构件的钢结构，因此结构受力

状态较好。

（２）由于桩是通过导管架腿柱打

入海床，因此在恶劣的海洋环境中，

桩打的准、打的直。

（３）打桩作业大大简化，保证平

台结构的整体稳定性。

（４）平台可以在陆上分块预制，

海上组装，保证施工质量，节约投资。

（５）导管架平台设计、制造及安

装技术成熟，实践经验多，适用性强。

１９４７年在美国ＭｅｘｉｃｏＧｕｌｆ成功安装了世界上第一座设备齐全的钢质导管架平台，开创了海洋开发的新图卜１典型导管架式平台结构图Ｆｉｇｌ一１Ｔｈｅｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ

时期。我国第一座导管架平台是１９６６年１２月底成功安装在渤海湾水深６米处的油田上，它作为我国自行设计和建造的首座海上钻井装置载入我国海洋油气开发史册。我国目前已建成使用的海洋平台有３０余座，平台结构型式主要是钢质导管架平台。目前，我国在海洋平台的设计施工以及理论研究等方面都取得了很大成就，但是和世界先进国家相比还有很大差距，这就要求工程技术人员及科研工作者不断努为，为我国的油气事业做出更大的贡献。

目前人们已经发展了各种形式的导管架平台，它的应用范围从水深ｌＯｍ至２００ｍ（见图１．２所示），可惜目前我国导管架海洋平台的作业水深还有超过２００ｍ的。

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图卜２各种式样的导管式平台

Ｆｉｇ１—２Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｏｆｊａｃｋｅｔｐｌａｔｆｏｒｍ

１．３海洋平台损伤检测

对于导管架海洋平台，主要的损伤形式包括以下几种：一为管接头焊接处的裂缝；二为由点腐蚀或面积腐蚀引起的缺陷；三为构件局部发生变形。本论文主要研究第一种损伤形式即管接头发生裂缝的情形。

平台构件上裂纹的出现，会不同程度地引起结构参数的改变，结构动力特性能更敏感地从整体上反映结构参数的变异，因此关于结构模态的动力检测是一种有效的检测手段。目前，许多研究是通过对实验模型的实验分析与理论计算，研究损伤与结构模态参数变化的关系；有的研究还对无损伤的模型试验结果与现役平台的实测结果进行了对比。

ＰａｕｌａＦＶｉｅｒｏ和ＮｃｙＲｏｉｔｍａｎ对导管架平台进行了一些损伤检测方法应用的

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