基于风险分析的超大型浮体极限强度衡准研究
Study on Risk-based Ultimate Strength Design Criteria for Very Large Floating Structure
超大型浮体可具有海上空港、海港和综合保障基地等功能,是我国海洋权益维护和资源开发的重要装备.超大型浮体结构风险评估和安全可靠性研究是其设计建造的关键技术之一.超大型浮体作为一种新型的海洋结构物,其结构可靠性设计衡准未有直接经验可借鉴.因此有必要通过建立可接受的风险衡准来确定超大型浮体结构设计目标可靠度,进而提出基于风险等价理念的结构安全裕度方程及其分项安全系数,指导未来的工程设计,保障超大型浮体结构在长期复杂海洋环境条件下的安全性.本文探索性地利用风险分析方法对超大型浮体结构进行了安全可靠性分析,借鉴其它行业可接受的风险衡准和相应的设计原则,确定了超大型浮体结构的目标可靠度合理可行范围,并对浮体总纵强度安全可靠性进行了实例分析,给出了安全裕度方程及其分项安全系数,确定了超大型浮体典型剖面的极限强度设计要求值.本文的主要研究成果如下:(1)对超大型浮体进行了初步风险分析,建立了浮体碰撞、火灾/爆炸、搁浅以及恶劣天气等导致浮体结构破坏的事件树模型,获得了恶劣天气导致浮体结构破坏风险值占总体风险值的比例.在此基础上合理确定了超大型浮体结构的安全可靠性水平,与其它行业风险水平具有可比性.(2)分析了超大型浮体受载和结构特征,利用极限强度分析的逐步破坏方法和流程,编制了相应的软件,计算分析了浮体典型剖面总纵极限强度值.基于三维线性势流理论对处于我国南海海洋环境下的超大型浮体垂向波浪弯矩进行了短期和长期预报,计算了百年一遇长期波浪弯矩极值.研究分析了极限强度和波浪载荷的不确定性.(3)对超大型浮体典型剖面总纵极限强度进行了可靠性校核,给出了安全裕度方程及其分项安全系数.基于该分项安全系数得到了浮体在不同工况下的极限强度设计要求值,并给出了极限强度设计要求值所对应的风险值.研究表明:在百年一遇极值波浪弯矩作用下浮体舯剖面的极限强度可靠度处于可接受区域,第六剖面极限强度可靠度处于不可接受区域.研究提出的浮体结构目标可靠度合理可行区域(ALARP),可作为超大型浮体结构极限强度可靠性分析的依据,用于指导相关准则的编制;给出的极限强度衡准值,对未来工程设计实践具有一定的指导意义.
- 作者：
- 王西召
- 学位授予单位：
- 中国舰船研究院
- 专业名称：
- 船舶与海洋结构物设计制造
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 顾学康
- 中图分类号：
- U661
- 关键词：
- 超大型浮体；目标可靠度；风险分析；极限强度；结构可靠性
- very large floating structures; target reliability; risk analysis; ultimate strength; structural reliability;