《海洋平台结构构》word版

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1、考虑环境损伤情况下海洋平台结构构件的时变可靠性分析于诗源姚军白新建郭广智(天津修船技术研究所天津市塘沽区新港三号路4号300456)摘要：海洋平台结构在服役期间所处环境十分复杂且恶劣，它将受到各种各样的环境损伤，从而降低了结构构件的可靠度。本文将海洋平台结构构件的极限抵抗能力视为随时间衰减的函数，通过分析材料的极限强度衰减和抵抗模量的衰减得到了结构构件的极限抵抗能力的随机衰减模型，近而得到了任意时刻t时的结构构件可靠性指标。通过算例可知，海洋平台结构构件的时变可靠性分析的必要性。关键词：时变可靠性，海洋平台，环境损伤，强度衰减Time-dependreliabilit

2、yanalysisoftheoffshoreplatformunderenvironmentdamageAbstract：Theworkingenvironmentofoffshoreplatformisverycomplexandpoorduringtheservicetime.Itwillsufferallkindsofenvironmentdamage,thereby,thestructuralreliabilityisreduced.Inthispaper,theultimateresistanceabilityofoffshoreplatformstruct

3、ureisregardedasadecayfunctionfollowingthetime.Fromtheanalysisofthedecayofultimatestrengthandresistancemodulusofmaterial,therandomdecaymodelofultimateresistanceabilityofstructureisobtained,andthenthereliabilityindexofstructureatanytimetisobtained.Fromtheexample,itcanbedrawnthatthetime-de

4、pendreliabilityanalysisoftheoffshoreplatformstructureisnecessary.Keyword：time-dependreliability,offshoreplatform,environmentdamage,strengthdegradation1前言海洋平台在服役期间，有众多因素会导致结构老化和破坏。其中，由于海水腐蚀和环境疲劳载荷共同作用引起的环境损伤就是一个主要因素。海水腐蚀可分为均匀腐蚀和点腐蚀，它们会引起构件净承载截面面积的减小，而环境疲劳载荷会引起材料内部微缺陷的萌生和发展，它们均会引起平台结构钢构件性

5、能方面的广义损伤。为了分析海水腐蚀和环境疲劳载荷共同作用引起的构件性能损伤，进行如下假设：（1）均匀腐蚀只造成截面面积的减小，而不引起材料力学性能指标的劣化。（2）构件基材的性能劣化只与服役过程中环境疲劳引起的累积损伤有关。（3）点腐蚀造成构件表面凹凸不平，在构件承载时存在应力集中现象，从而造成构件净承载截面面积的减少和变形能力的下降。2时变可靠性分析的必要性以及极限状态方程的建立海洋平台结构在服役过程中受到海水腐蚀、环境疲劳载荷等由海洋环境引起的作用，造成材料强度和构件抗力发生衰减现象，因此，单纯的结构设计可靠性不能完全体现结构的建造、使用、维修、老化全过程的可靠性

6、，故对结构在设计基准期内的某一时刻时的可靠性进行分析是必要的。7设结构在设计基准期内的某一时刻时，结构抗力为，载荷效应为，则对于结构抗力和载荷效应均服从正态分布的情况时结构的极限状态方程和可靠性指标为（1）（2）对于结构抗力和载荷效应均服从对数正态分布的情况结构的极限状态方程和可靠性指标为（3）（4）式中，为结构可靠性分析时刻，;T为结构设计基准期;为结构抗力的均值;为结构抗力变异系数;为结构所受载荷效应的均值;为结构所受载荷效应变异系数。对于结构抗力和结构所受载荷效应服从其他分布的情况可以通过当量正态化转变为正态分布进行计算。3海洋平台结构构件的环境损伤及有损构件的

7、抗力衰减3.1海洋平台结构构件的环境损伤假设结构在服役过程中依次受到均匀腐蚀、点腐蚀、环境疲劳载荷作用，且各种作用之间彼此独立，构件的初始厚度为。3.1.1均匀腐蚀损伤及任意时刻时的数字特征假设海洋平台服役年后均匀腐蚀作用下构件损伤后有效厚度为，则均匀腐蚀造成的损伤表达式为（5）在海洋大气区、飞溅区、和潮差区，无铬钢的海水腐蚀深度可表示为7(6)在全浸水区,无铬钢的海水腐蚀深度可表示为(7)式中,为时刻t时海水的均匀腐蚀深度;和n是常数;是第一年的海水均匀腐蚀深度；是第一年后的海水均匀腐蚀速率。通过检测可以确定常数,n和,。由式（5）可知的均值和方差