船舶与海洋结构物强度平台部分

船舶与海洋工程结构物强（平台部分船舶与海洋工程力 第六章海洋平台环境载荷第七章锚泊静力计算第八章自升式平台第九章半潜第一境载§1.1平台载荷的分

使用期｛

船舶与海洋工程力船舶与海洋工程力 船舶与海洋工程力 环境载荷——直接（），间接（锚泊力船舶船舶与海洋工程力 工作载静力载荷：恒定载荷(结构设备重量 船舶与船舶与海洋工程力 §1.2风载一、风载荷（水平风力）的计算公风对结构的作用F0AChCsP1V 二、设计风速与受风投影面积的确设计风速V：作业海区的统＋规范的有关规投影面积A：封闭结构或透空结构(桁架三、脉动风压的影响（动力效应FP0AChCs1.45~§1.3波浪载一、波浪理论的选几种各种波浪理论的选择波浪理论的几种重要的波浪 限幅波，非线性理论（波谷形状较平坦各种波浪理论的适用范（水深h、波高H、波浪周期T、波长选择波浪理论的主要依——平台的工作水艾里波理论的主要公设水深h，波高H，波浪周期Tλ扩散

2k2 速度(x,y,z,t)gHcosh[k(hz)]sin(kx 波面升(x,y,t)1g

Hcos(kxz 水质点的速度和加速u

速度

w

加速度

（4）脉动压p(x,y,z,t) w

Hcosh[k(h

cos(kxt)

cosh[k(h

船舶与海洋工程力 二、波浪载荷计算概｛拖曳力－起因于物体对水流的扰动，粘性效｛惯性力－起因于入射波压力（F-K力）和流体的惯波浪载

（附加质量力绕射力－起因于物体对水流的扰动，绕射效｛｛－以拖曳力和惯性力为主 公大尺度构件（特征尺寸与波长之比船舶与海洋工程力 三、应 （Morison）公船舶与海洋工程力 （Morison）公计算垂直构件轴线方向的单位长度波浪 原始形式：固定垂直立柱的单位长度波浪1

C1

CDAu CDAu （拖曳力＋惯性力 2 f1CDAururVNC2 （拖曳力＋F-K力＋附加质量力 船舶与船舶与海洋工程力 无因次的拖曳力系数CD和惯性力系数拖曳力系CD取决于：物体截面形状、表面粗糙度、雷诺惯性力系数CM=1+Cm：一般可按四、应用势流理论计算大尺度构件的载

(x,y,z,t)W(x,y,z,t)D(x,y,z,t)D(xyz 满流体域内的连续性方程

各部分边界条件[F],[B],[S],[R 总速度

W

脉动压

p

力和力

mor 计算方理论｛｛半理论半经验方法——F-K波浪

Fc§1.4流和冰载一、海流二、冰载船舶与海洋工程力 一、海流考虑定浪、流联合作用： 公式中 uuW流的单独作用

f1 CDAuC流速uC沿深度z船舶与海洋工程力二、冰载

冰载荷的冰载

冰原对冰原的最大挤压力有效接触面积mk2

Pmk1k2船舶与船舶与海洋工程力 流冰对功能关流冰动能减E

1(BLh)v 2X2X

桩柱切入冰块做功W

p(x)dx1PX冰压pxmk1RCbh2mk1RChxtanBL2mk1RCBL2mk1RC

(可取k＝2.5，＝0.9tm3 BLBL2mk1RC1第二章锚泊静力计一、锚泊系统功能与锚链布置形二、锚泊系统分析的两种典型问平台定位计算（正问题§2.2锚链特性分析—悬链一、锚链特性分析—悬链线理悬链线的力学模型（悬链线与锚链悬链线基本方程的导 THTcosTO TVTsinwl

dha a

1 u sinh1u dhsinhshacosh

锚链状态参数之间的关以参数a和S表

ha(coshs ala a 以参数a和h表

sacosh1(1h 112al锚链的

[T]Tb(wa)2(wa)2T T2T2 T2(wl)2 wa2l2w(ha) [T] 【例】锚链状态参数计k dTHdxwda hxslconstdxdshcoshs1ds(sh)da

dx

s2

2tanhll2h22ahdlh l

三、链端位链端离开原悬垂平面做水平位移所引起的链态变化(图(l1s1)(l0s0)链端位移后的锚链状态参链态参数间的关系 ls1als1acosh1h)fh

局部坐标系A：链态变化,,

Du,v

锚泊力(未知

作用其它外力(已知船舶与海洋工程力 移DC各着链点在水平面内的位移单根锚链的恢复力同一着链点处的各锚链恢复力合成着链点处恢复力向C点简化组iDiuiuC

yi

0 0i

uC,vC,船舶与海洋工程力 xixi y ΔuiuC(xixicosyivv

cos

sin

yi0uiuC0

i

vC

Du,v 船舶与船舶与海洋工程力 (1jj设着链点iP移至Q

uisinjvicos，其中为链端在力Fij其大小为fij(kxx)j(uicosjvisinj2ijj )(u

fijcos

jkj(kxx)j

cos2

jsinj2j

jsin

sin imFi i

iiFC FC

MCy

xii ii

3 ni

iii

KC

nin

船舶与海洋工程力 0f(x)f(x0)f(x0)(xx0)xx0f(x0 f(x0平台平衡方程 FC F l组合刚度矩阵 l

llll船舶与船舶与海洋工程力 第三章自升式平台着底工一、

拖航工其它工（船体、桩腿及固桩区）着底工拖航工其它工总体强√√√√√√√√ 桩腿（圆柱壳/桁架型）：相当杆件（梁元桩腿下端简化为弹性支撑，或海底泥面下3

环境载荷（风、浪、流船舶与船舶与海洋工程力00风力（风载荷公式（Morison公式取：风取：风向浪向角0波浪相位角5～10波浪船舶与船舶与海洋工程力 平台作为空间结构

压、弯应

[a]

[b]

压应力：[cr] §3.3着底工况和拖航工况下的桩腿局部强下端：弹性支撑或海底泥面以下3米处绞支（承受海底内力计算方强度校桩腿在各种变形模式(行强度校核)桩腿的弦杆和撑杆的稳定性校计算方法与桩腿整体（相当杆件）的稳定性计算（两端为某种固定程度的单跨压杆桩腿的模型化（同上设计工况：近距拖航；远距拖 第四章半潜式平台风浪工况（风浪流组合工况3种上层平半潜式平立

下浮体（沉垫撑

｛设计波法（确定性计算）船舶船舶与海洋工程力 船舶与船舶与海洋工程力 定常外力的平 铅垂方向（空间平行力系）：FG，FBFWaFB已知的节点外力——合成外 ｝假想平平台及附连水质量——-节点总质量——节点惯性力——合成惯性

———由上述惯性平衡计算及结构应力分析，得到总体应力σ总σσ总体强度校核（参阅自升式平台稳定性校核

2E

f() 船舶与海洋工程力 设平台 J(t)x(t),y(t),z(t),(t),(t),

J(t)Ji(tJi(t)Jiacos(ti)JiccostJispj(t)平台各梁元波浪力间刚架析某梁元断面内力F

平台各梁元波浪力

船舶与海洋工程力 船舶与海洋工程力 F(t船舶与海洋工程力 随机现象与 量（离散型和连续型），概率分布函与概率密度, 量的数字特

X

现实(记录样本)——确定性函数：X(1t),X(2t截口(特定时刻)—— 量：X(t1),X(t2

XX(t

均值x和方差Dx不随时间t变船舶与船舶与海洋工程力 4）

X(t)的自相关函数Rx(Sx(自相关函数Rx(E[x(t)x(t

DxRx

S()

Dx(,

Sx

输入x(t)

（时不变）

aa

x(t)

y(t)yei(t

H()yaxax

其模

ya

X（t）Y(t）2222Sy()

H(

Sx()(ya xa

Sx(在“短期”时间内，海浪的定点波面升高 N(0,根据线性系统特性，

N(0D)2作为已知的海浪谱密度（单边谱2S()

0S()H()2S其中H(

船舶与海洋工程力 应力响应(t)

N(0D a

(a)

海浪的长期统计资料PH,T应力的长期分布＝ 的各个短期分布之船舶与海洋工程力

强度条

[σσ 板（筒形弯曲）：最大正应

cqs

载强度条

q [] K最大正应梁(弯曲计算弯载

maxMWminMcqsl2q

hsl《近海移动式钻井船建造与入级规范》的有关规船舶与海洋工程力 一、平台强度的校核平台作业(主要状态海上运 ；下水二、总体强度的分析静力分动力分

时域方法(设计波法频域方法(设计谱法h（h小，平台刚度愈大，结构自振频率n愈远大于波浪干扰力频率船舶与海洋工程力 环境载荷——风浪使用载荷(即工作载荷施工载荷——建造、装船 二、

船舶与海洋工程力 运输重力、风力及惯性驳船-导管架组合体在浪中的运导管架按空间刚架分导管架与驳船固定重力、浮力、阻力安装需考虑浮吊运动所引起的动力效应即设计载荷＝静载荷动荷系吊眼；直接与吊眼§6.1

应力集中(结构突变,加工缺陷 船舶与海洋工程力 受交船舶与海洋工程力 →易疲劳断裂 →导致平台破坏 简单的管节点管状节点 ——用于导管架平台、自升式平 加强的管节点节点：箱型节点——用于半潜式平其它型船舶与船舶与海洋工程力 一、管节点的受力状态及应力分

二、管节点的破坏过程

撑杆——从弦杆表面被拉断弦杆——被剪 三、管节点的静强度计

P

max[SCF]npPdT对于T

Pdt

[p 薄壁(r