本發(fā)明專利技術(shù)提供一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法及系統(tǒng)，涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，具體步驟包括：采集平臺的環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及載荷參數(shù)；基于無量綱化處理，生成相應(yīng)的環(huán)境影響指數(shù)、材料影響指數(shù)和載荷指數(shù)；將這三種指數(shù)進行融合與相關(guān)性分析，得到綜合的承載力評估指數(shù)；結(jié)合承載力評估指數(shù)和材料的安全系數(shù)，確定海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力。本發(fā)明專利技術(shù)通過無量綱化處理和相關(guān)性分析，融合環(huán)境影響指數(shù)、材料影響指數(shù)和載荷指數(shù)，能夠更加準確地反映平臺在復(fù)雜海洋條件下的實際承載能力，從而降低設(shè)計風險。此外，結(jié)合材料的安全系數(shù)進行最終承載力的確定，提高了平臺的安全性與可靠性，有助于降低維護成本并延長使用壽命。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及海洋工程，具體為一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在海洋資源開發(fā)過程中，海洋導(dǎo)管架型平臺作為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性與承載力的評估至關(guān)重要?，F(xiàn)有的承載力評估方法多基于傳統(tǒng)的設(shè)計標準和經(jīng)驗公式，通常關(guān)注靜態(tài)載荷，忽視了動態(tài)環(huán)境因素的復(fù)雜性。這種評估方式往往未能有效考慮海洋環(huán)境中的波浪、風速、海流等因素的相互作用，以及這些因素隨時間的變化性，導(dǎo)致設(shè)計時對潛在極限條件的預(yù)測不足。此外，現(xiàn)有方法常常使用簡化的材料性能模型，未能充分反映材料在不同環(huán)境條件下的真實表現(xiàn)，例如在極端溫度或高腐蝕環(huán)境下，材料的強度和韌性如何變化，進而可能導(dǎo)致在關(guān)鍵時刻的突發(fā)失效。
2、此外，許多現(xiàn)有技術(shù)在進行極限承載力評估時，缺乏對載荷變化的全面分析，尤其是動態(tài)載荷的考慮不夠充分。海洋環(huán)境中的波浪作用、風載荷和海流力的變化，是影響平臺安全性的重要因素，但這些動態(tài)因素的復(fù)雜性和不確定性常常被簡化或忽略。這使得評估結(jié)果的可靠性受到質(zhì)疑，導(dǎo)致在設(shè)計階段無法準確預(yù)測平臺的實際承載能力和安全性。因此，亟需一種更為系統(tǒng)和綜合的評估方法，以克服這些技術(shù)不足，確保海洋導(dǎo)管架型平臺在實際運營中的安全與可靠性。
3、在所述
技術(shù)介紹
部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法及系統(tǒng)，以解決上述
技術(shù)介紹
中提出的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，具體步驟包括：
4、步驟1：通過對現(xiàn)場進行勘探、測量與分析,采集海洋導(dǎo)管架型平臺的環(huán)境參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)和載荷參數(shù)，所述環(huán)境參數(shù)為波浪高度、海流速度、風速和溫度，結(jié)構(gòu)參數(shù)為強度數(shù)據(jù)、剛度數(shù)據(jù)、屈服強度和極限強度，載荷參數(shù)為靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷；
5、步驟2：基于無量綱處理后的波浪高度、海流速度、風速和溫度，生成海洋導(dǎo)管架型平臺的環(huán)境影響指數(shù)，基于無量綱化處理后的強度數(shù)據(jù)、剛度數(shù)據(jù)、屈服強度和極限強度，生成海洋導(dǎo)管架型平臺的材料影響指數(shù)，基于無量綱化處理后的靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷，生成海洋導(dǎo)管架型平臺的載荷指數(shù)；
6、步驟3：將環(huán)境影響指數(shù)、材料影響指數(shù)和載荷指數(shù)相融合，進行相關(guān)性分析，得到融合后的海洋導(dǎo)管架型平臺的承載力評估指數(shù)；
7、步驟4：依據(jù)融合后的海洋導(dǎo)管架型平臺的承載力評估指數(shù)以及導(dǎo)管架所使用材料的安全系數(shù)，確定海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力。
8、進一步地，依據(jù)海洋氣象站的實時監(jiān)測，獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺附近海洋表面的波浪高度，記作h，單位為m；獲取導(dǎo)管架上方的風速，記作v，單位為m/s；獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺下方的海流速度，記作u，單位為m/s；獲取水體溫度，記作t，單位為℃。
9、進一步地，所述強度數(shù)據(jù)為導(dǎo)管架型平臺結(jié)構(gòu)所使用的鋼筋質(zhì)量和混凝土質(zhì)量之比，所述剛度數(shù)據(jù)包括導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均彈性模量及平均泊松比；
10、采集強度數(shù)據(jù)所依據(jù)的具體邏輯為：
11、獲取建造導(dǎo)管架型平臺所使用的總混凝土質(zhì)量和總鋼筋質(zhì)量，生成導(dǎo)管架型平臺結(jié)構(gòu)所使用的鋼筋質(zhì)量和混凝土質(zhì)量之比，所依據(jù)的公式為：
12、
13、其中，ρ為導(dǎo)管架型平臺的強度數(shù)據(jù)，mg為導(dǎo)管架型平臺所使用的總鋼筋質(zhì)量，mh為導(dǎo)管架型平臺所使用的總混凝土質(zhì)量；
14、采集導(dǎo)管架型平臺的剛度數(shù)據(jù)所依據(jù)的具體邏輯為：
15、
16、其中，σ為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均彈性模量，emg為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材種類的平均彈性模量，emh為導(dǎo)管架型平臺所使用混凝土種類的平均彈性模量；
17、
18、其中，τ為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均泊松比，prg為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材種類的平均泊松比，prh為導(dǎo)管架型平臺所使用混凝土種類的平均泊松比；
19、所述采集導(dǎo)管架的屈服強度，所依據(jù)的具體邏輯為：確定導(dǎo)管架所用的材料,并按照標準制作拉伸試樣，將試樣安裝在液壓試驗機的兩側(cè)夾緊，緩慢施加拉伸力，并記錄對應(yīng)的應(yīng)變，使用如下公式計算應(yīng)力：
20、
21、其中，ε為應(yīng)力，f為施加的力，a0為試樣的原始橫截面積；
22、當應(yīng)力達到材料的屈服點時，材料開始發(fā)生明顯的塑性變形，記錄此時的應(yīng)力值，記作εy，εy即為導(dǎo)管架的屈服強度；
23、所述采集導(dǎo)管架的極限強度，所依據(jù)的具體邏輯為：在屈服強度測試基礎(chǔ)上，繼續(xù)施加拉伸力，直到試樣斷裂，記錄在斷裂瞬間的最大應(yīng)力值：
24、
25、其中，εu為導(dǎo)管架的極限強度，fmax為斷裂時的最大施加力，a0為試樣的原始橫截面積。
26、通過設(shè)計圖紙獲取導(dǎo)管架所承受的所有靜態(tài)載荷，包括自重、設(shè)備、管道和積水，將所有靜態(tài)載荷相加，得到導(dǎo)管架的總靜態(tài)載荷，記作fstatic；動態(tài)載荷是指由波浪、風速引起的瞬時變化載荷，使用傳感器實時監(jiān)測導(dǎo)管架所承受的動態(tài)載荷，記作fdynamic。
27、進一步地，所述生成環(huán)境影響指數(shù)，所依據(jù)的公式為：
28、
29、其中，env為環(huán)境影響指數(shù)，h為波浪高度，v為風速，u為海流速度，是一個指數(shù)增長函數(shù)，表示水溫對于環(huán)境的影響，(t-25)表示當前溫度與最理想水溫25攝氏度之間的差值，γ、ω為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且γ>ω>0，c1為第一常數(shù)修正指數(shù)；
30、所述生成材料影響指數(shù)，所依據(jù)的公式為：
31、
32、其中，mat為材料影響指數(shù)，ρ為導(dǎo)管架型平臺的強度數(shù)據(jù)，σ為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均彈性模量，τ為導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均泊松比，εu為導(dǎo)管架的極限強度，α、β為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且β>α>0，c2為第二常數(shù)修正指數(shù)；
33、所述生成載荷指數(shù)，所依據(jù)的公式為：
34、loa＝μ*(fstatic+fdynamic)
35、其中，loa為載荷指數(shù)，fstatic為靜態(tài)載荷，fdynamic為動態(tài)載荷，μ為預(yù)設(shè)的比例系數(shù)。
36、進一步地，所述將環(huán)境影響指數(shù)、材料影響指數(shù)和載荷指數(shù)相融合，進行相關(guān)性分析，得到融合后的海洋導(dǎo)管架型平臺的承載力評估指數(shù)，具體為：
37、
38、其中，qs為承載力評估指數(shù)，env為環(huán)境影響指數(shù)，b為其預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，mat為材料影響指數(shù)，a為其預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，loa為載荷指數(shù)，c為其預(yù)設(shè)的比例系數(shù)，且b>a>c>0，c3為第三常數(shù)修正指數(shù)。
39、進一步地，所述確定海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力，所依據(jù)的公式如下：
40、
41、其中，ult為待測海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護點】
1.一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：依據(jù)海洋氣象站的實時監(jiān)測，獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺附近海洋表面的波浪高度，記作H，單位為m；獲取導(dǎo)管架上方的風速，記作V，單位為m/s；獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺下方的海流速度，記作U，單位為m/s；獲取水體溫度，記作T，單位為℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：所述強度數(shù)據(jù)為導(dǎo)管架型平臺結(jié)構(gòu)所使用的鋼筋質(zhì)量和混凝土質(zhì)量之比，所述剛度數(shù)據(jù)包括導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均彈性模量及平均泊松比；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：所述生成環(huán)境影響指數(shù)，所依據(jù)的公式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：所述將環(huán)境影響指數(shù)、材料影響指數(shù)和載荷指數(shù)相融合，進行相關(guān)性分析，得到融合后的海洋導(dǎo)管架型平臺的承載力評估指數(shù)，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：所述確定海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力，所依據(jù)的公式如下：
7.一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定系統(tǒng)，其特征在于：所述一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定系統(tǒng)用于執(zhí)行權(quán)利要求1-6任一項所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，包括：
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于，具體步驟包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：依據(jù)海洋氣象站的實時監(jiān)測，獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺附近海洋表面的波浪高度，記作h，單位為m；獲取導(dǎo)管架上方的風速，記作v，單位為m/s；獲取待測海洋導(dǎo)管架型平臺下方的海流速度，記作u，單位為m/s；獲取水體溫度，記作t，單位為℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋導(dǎo)管架型平臺的極限承載力確定方法，其特征在于：所述強度數(shù)據(jù)為導(dǎo)管架型平臺結(jié)構(gòu)所使用的鋼筋質(zhì)量和混凝土質(zhì)量之比，所述剛度數(shù)據(jù)包括導(dǎo)管架型平臺所使用鋼材以及混凝土的平均彈性模量及平均泊松比；
4.根據(jù)權(quán)利要求1...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫勇敢，肖勇，陳樂，
申請(專利權(quán))人：重慶交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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