自上世纪60年代以来,我国已建成和服役上百座钢制导管架海洋平台。这些导管架平台大多数已经达到或超过了它们的初始设计寿命,但为了经济利益,大部分老龄化导管架海洋平台经过维护改造还在继续坚守岗位。由于导管架海洋平台长期在非常复杂且极其恶劣的海洋环境中服役,难免不发生不同程度损伤,同时结构也会严重老化,因此老龄化导管架平台在延寿服役期内存在多种安全隐患。为确保导管架海洋平台作业安全与人员生命安全,实施导管架海洋平台结构实时在线监测,掌握导管架海洋平台结构的工作安全状况,实现早期预警具有重要意义。本文根据老龄导管架平台结构特点,提出了导管架海洋平台结构整体位移、桩端承载力、倾斜等监测基本原理和预警条件。主要内容如下:(1)运用SACS软件建立了导管架海洋平台结构有限元模型,考虑桩-土相互非线性作用,对导管架平台并做了在位分析和全过程倒塌分析。根据倒塌分析结果将导管架平台出现的第一根撑杆屈服、第一根钢桩屈服、第一个节点失效等标志性破坏形式划分为低、中、高三级风险,以此将其对应的位移制定为蓝色(三级警戒)、橙色(二级警戒)、红色(一级警戒)三级预警,并绘制成相应的位移预警图。(2)提出了桩端承载力监测的简易方法,基于导管架海洋平台载荷传递原理,通过监测甲板腿柱载荷变化,利用载荷传递函数计算桩端承载力。重点阐述了载荷传递函数的计算方法,并给出了本文研究的导管架平台的载荷传递函数。依据API(RP 2A-WSD)规范要求,将桩基极限承载力的一半作为桩端承载力预警条件。(3)提出了平台倾斜度的监测方法,通过测量甲板横梁端部应变和中部倾角来计算桩顶高程差,以此求得导管架平台倾斜度。根据导管架海洋平台安装要求选择倾斜度不大于0.5%作为倾斜度的预警条件。该套监测方案在南海某导管架海洋平台得到了应用,监测结果显示该导管架海洋平台运行正常。
