半潛式支持平臺系泊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用

單鐵兵

(中國船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 200011)

摘 要: 系泊系統(tǒng)是半潛式支持平臺抵抗惡劣海洋環(huán)境作用、限制平臺偏移、實(shí)現(xiàn)海上定位的重要設(shè)備，輻射狀多點(diǎn)系泊是常用的布置方式。針對該平臺系泊系統(tǒng)開展了設(shè)計(jì)方法和分析流程研究，闡述了系泊系統(tǒng)配置設(shè)計(jì)，包括系泊纜的數(shù)量、拋出長度、單根系泊纜的剛度、直徑、破斷負(fù)荷、定位錨的型式、最大抓力等，系泊系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)，包括系泊纜之間的水平夾角、系泊絞車、導(dǎo)纜器、定位錨的位置等，同時(shí)歸納風(fēng)載荷、流載荷以及波浪慢漂載荷的常用估算方法，總結(jié)適用于該類平臺系泊系統(tǒng)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求。將上述方法和流程應(yīng)用于某型半潛式支持平臺系泊系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)，采用系泊定位分析程序MIMOSA對該系統(tǒng)的定位能力進(jìn)行分析，研究了系泊纜形狀、夾角等參數(shù)隨張力的變化特征，同時(shí)系泊纜按照船級社的規(guī)范要求進(jìn)行衡準(zhǔn)，反復(fù)調(diào)整和優(yōu)化系泊系統(tǒng)的配置和布置方式，直至系泊系統(tǒng)滿足要求，最終設(shè)計(jì)出較合適的系泊系統(tǒng)。相關(guān)方法、流程和結(jié)論為實(shí)際工程項(xiàng)目提供重要的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞: 系泊系統(tǒng)；半潛式支持平臺；安全系數(shù)；最大張力

聚焦波作用下立柱高階波浪力特性研究

呂合媛，盧文月，李 欣

(上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

摘 要: 以方形立柱作為研究對象，對其在聚焦波作用下的波浪力特性進(jìn)行研究。研究主要基于計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值方法，對聚焦波作用下方形立柱在固定、單自由度縱蕩、單自由度垂蕩三種運(yùn)動狀態(tài)下所受波浪力進(jìn)行研究。利用phase-inversion 逆相位分解方法對其高階力特性進(jìn)行分析。首先對聚焦波生成方法、數(shù)值計(jì)算方法與參數(shù)設(shè)置進(jìn)行簡要介紹，其次展示了三種運(yùn)動狀態(tài)下立柱在聚焦波作用下所受波浪力，并對其進(jìn)行分析，最后利用phase-inversion 逆相位分解方法獲得高階波浪力成分并對其載荷特性進(jìn)行分析討論。研究發(fā)現(xiàn)逆相位分解方法可以有效分離波浪力高階成分，不同運(yùn)動狀態(tài)下立柱所受波浪力會有顯著不同。

關(guān)鍵詞: 逆相位分解方法；聚焦波；高階波浪力；單自由度立柱

基于統(tǒng)計(jì)分析的半潛式平臺氣隙預(yù)報(bào)方法研究

盛 楠，李 欣，盧文月，郭孝先，魏漢迪

(上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

摘 要: 以浮式半潛平臺為研究對象，針對影響氣隙結(jié)果的波浪非線性效應(yīng)進(jìn)行研究分析。通過分析平臺氣隙響應(yīng)特性，確保平臺在極端海況下的安全性。首先通過數(shù)值計(jì)算與模型試驗(yàn)，對一座浮式半潛平臺在極端海況下的氣隙響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算與測量，進(jìn)一步對平臺附近18個(gè)典型位置的波面升高響應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與概率分布擬合處理，最終求得反映各處波浪非線性強(qiáng),度的非線性因子 值，并與OTG-13 規(guī)范中的建議值對比討論。結(jié)果發(fā)現(xiàn) 的計(jì)算值與建議值并不完全一致，由于波浪受平臺運(yùn)動及平臺結(jié)構(gòu)擾動影響，平臺下浮體附近處波浪非線性效應(yīng)較強(qiáng)，計(jì)算值較建議值大，需要重點(diǎn)考慮分析。相應(yīng)地，距離平臺結(jié)構(gòu)較遠(yuǎn)位置處的計(jì)算結(jié)果與建議值一致。

關(guān)鍵詞: 半潛平臺；氣隙；波浪非線性；OTG-13；極限海況

風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)TLP 平臺在波浪中運(yùn)動性能的CFD 數(shù)值分析

安筱婷，趙偉文，萬德成

(上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室船海計(jì)算水動力學(xué)研究中心(CMHL)，上海 200240)

摘 要: 隨著海上風(fēng)能的開發(fā)向深水發(fā)展，支撐風(fēng)機(jī)的載體平臺越來越受到關(guān)注。在經(jīng)濟(jì)性與安全性、穩(wěn)定性的多重要求下，張力腿平臺(TLP)在海洋風(fēng)能資源的開發(fā)中體現(xiàn)出了重要地位。采用基于開源平臺OpenFOAM 開發(fā)的計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)水動力學(xué)求解器nano-FOAM-STJU 對一座處于中等水深下的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)水下TLP(STLP)的運(yùn)動響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬與研究。文中使用彈簧錨鏈模型模擬STLP 的垂向系泊鎖鏈系統(tǒng)，模擬該平臺在不同波浪環(huán)境下的運(yùn)動響應(yīng)情況。首先將STLP 單自由度自由衰減CFD 模擬結(jié)果與已有全耦合時(shí)域分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了nano-FOAM-STJU求解器及使用彈簧模型模擬STLP 系泊系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性。隨后在考慮非線性波浪載荷的情況下研究極端海況下與一般作業(yè)海況下STLP 的運(yùn)動響應(yīng)情況，計(jì)算工況中的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)所受彎矩及錨鏈?zhǔn)芰η闆r，并詳細(xì)展示流場、速度場信息，分析高階波浪成分、不同海況等條件對于STLP 運(yùn)動性能的影響。研究結(jié)果表明，TLP 在中等水深中具有良好的運(yùn)動性能，nano-FOAM-STJU 求解器可以有效模擬水中生產(chǎn)平臺在波浪環(huán)境下的水動力問題，并可以對整個(gè)流場進(jìn)行可視化展示與分析。

關(guān)鍵詞: STLP；錨鏈系統(tǒng)；nano-FOAM-STJU 求解器；水動力

基于圖像處理的異重流與系泊結(jié)構(gòu)物作用模型試驗(yàn)研究

陳欣桐1, 2 ，李 欣1, 2 ，胡智煥1, 2 ，吳 驍1, 2

(1. 上海交通大學(xué)海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240,；2. 高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200240)

摘 要: 異重流廣泛存在于江河入?？诟浇?，速度快、破壞力強(qiáng)，給近海工程的施工作業(yè)帶來不小的難度。為了研究系泊結(jié)構(gòu)物在異重流作用下的運(yùn)動響應(yīng)，基于圖像處理技術(shù)，采用開閘式異重流模型試驗(yàn)方法，將異重流和結(jié)構(gòu)物作為研究對象。利用圖像處理技術(shù)處理由高速攝像機(jī)拍攝的結(jié)構(gòu)物運(yùn)動圖片，從而獲得結(jié)構(gòu)物運(yùn)動的時(shí)歷曲線。對比討論了不同密度比的異重流對結(jié)構(gòu)物運(yùn)動的影響，同一密度比的異重流對處于不同深度結(jié)構(gòu)物運(yùn)動的影響。研究結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)物運(yùn)動受異重流密度的影響較大，結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動幅值隨著密度的增大而增大。處于高密度流體非混合層的結(jié)構(gòu)物受到異重流的作用會產(chǎn)生大幅度的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和正x 方向偏移，位置較高的方柱受到淡水的主導(dǎo)作用，會產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)和負(fù)x 方向偏移。位于鹽水與淡水劇烈混合區(qū)域的方柱并不會產(chǎn)生單一方向的偏移，而是在平衡位置附近波動。

關(guān)鍵詞: 異重流；開閘試驗(yàn)；圖像處理；運(yùn)動響應(yīng)

波浪作用下中上層浮魚礁動力響應(yīng)數(shù)值模型建立方法

潘 昀1, 2；劉 燦1 ；楊 熙1 ；施圣鈐1 ；沈良朵1 ；桂福坤2

(1. 浙江海洋大學(xué)港航與交通運(yùn)輸工程學(xué)院，浙江 舟山 316022； 2. 浙江海洋大學(xué)國家海洋設(shè)施養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，浙江 舟山 316022)

摘 要: 人工浮魚礁型式多樣，適應(yīng)水深范圍廣，優(yōu)化錨泊方式可規(guī)?；ㄔO(shè)浮魚礁群，是海洋中上層生境構(gòu)建的重要手段。中上層浮魚礁投放于近海，屬于海岸工程范疇，抗浪性能是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。根據(jù)有限單元法和集中質(zhì)量點(diǎn)法，詳細(xì)闡述和推導(dǎo)了中上層浮魚礁各構(gòu)成組件連接位置處點(diǎn)或單元的相互耦合受力和運(yùn)動處理方法，以及浮魚礁出水條件的判別方法和水質(zhì)點(diǎn)速度、加速度的修正方法。建立的波浪作用下三維浮魚礁動力響應(yīng)數(shù)值模型與其在波浪水槽中的物理模型試驗(yàn)對比，驗(yàn)證了數(shù)值模型的正確性。最后建立了一種新型錨泊方式的浮魚礁動力響應(yīng)數(shù)值模型，分析了浮魚礁擺動角度、錨繩拉力、網(wǎng)衣系縛點(diǎn)總拉力的歷時(shí)變化。研究結(jié)果可為中上層浮魚礁優(yōu)化結(jié)構(gòu)形狀和搭配浮體、配重提供判斷依據(jù)。

關(guān)鍵詞: 中上層浮魚礁；海洋牧場；波浪作用；動力響應(yīng)；錨泊方式

柔性水囊潛堤消波特性的潰壩水槽研究

陳本毅，趙西增，劉竹琴，周琪坤，卞 婧

(浙江大學(xué)海洋學(xué)院，浙江 舟山 316021)

摘 要: 柔性水囊潛堤由橡膠制成，內(nèi)部充水，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，能較好滿足人工島、跨海橋梁、海洋平臺等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程對簡單便攜、拆裝方便的臨時(shí)防波堤的需求。為了探究柔性水囊潛堤的消波特性，在潰壩水槽內(nèi)開展?jié)尾ㄅc半圓柱形柔性水囊潛堤相互作用的研究，重點(diǎn)探究柔性水囊潛堤與潰壩波相互作用過程中水位變化特性，并與半圓柱剛性潛堤的性能進(jìn)行比較，同時(shí)分析柔性水囊潛堤內(nèi)部初始水壓和浸沒深度等參數(shù)對其消波性能的影響。結(jié)果表明：柔性水囊潛堤能夠用作臨時(shí)防波堤來衰減波浪，與半圓柱剛性潛堤相比，柔性水囊潛堤在降低潰壩波無量綱最大水位、提高消波性能方面更具優(yōu)勢，內(nèi)部初始水壓是影響柔性水囊潛堤消波性能的重要因素，適當(dāng)降低內(nèi)部初始水壓，有利于增強(qiáng)柔性潛堤的變形程度，進(jìn)而增加波能耗散，可獲得更好的消波效果，而增加浸沒深度即潛深，會使得柔性水囊潛堤對潰壩波的影響程度降低，消波效果減弱。

關(guān)鍵詞: 潰壩波；柔性水囊潛堤；消波特性；內(nèi)部水壓；潛深

基于尾流模型的風(fēng)場偏航控制優(yōu)化研究

寧 旭，曹留帥，萬德成

(上海交通大學(xué) 船舶海洋與建筑工程學(xué)院 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室船海計(jì)算水動力學(xué)研究中心(CMHL)，上海 200240)

摘 要: 在風(fēng)機(jī)大尺度化與風(fēng)場大型化的趨勢下，如何通過合適的控制策略以降低尾流損失成為關(guān)鍵問題。以包括30 臺NREL-5MW 風(fēng)機(jī)并采用5 行6 列平行四邊形布置方式的小型風(fēng)場為研究對象，基于顯示尾流模型，以各風(fēng)機(jī)偏航角度為優(yōu)化參數(shù)，風(fēng)場總功率為目標(biāo)函數(shù)，使用粒子群優(yōu)化算法對比分析了偏航控制對不同風(fēng)速、風(fēng)向、湍流強(qiáng)度下的風(fēng)場性能提升效果。結(jié)果表明，偏航控制優(yōu)化可在風(fēng)向與風(fēng)機(jī)行或列方向平行時(shí)發(fā)揮明顯效果，當(dāng)風(fēng)機(jī)行列間距為4 倍風(fēng)輪直徑且湍流強(qiáng)度為5% 時(shí)，在不同風(fēng)速下偏航控制可分別將風(fēng)場總體發(fā)電量提升15%~20%，但對于布置間距大于7 倍風(fēng)輪直徑或湍流強(qiáng)度高于15% 時(shí)的風(fēng)場，其作用十分有限，總體發(fā)電量提升在5%以內(nèi)。

關(guān)鍵詞: 風(fēng)場；尾流模型；粒子群優(yōu)化；偏航控制

鋼懸鏈線立管清管過程觸底段位移變化規(guī)律試驗(yàn)研究

付云雷1 ，朱霄霄1 ，陳 帥1 ，劉 然2

(1. 中國石油大學(xué)(北京) 機(jī)械與儲運(yùn)工程學(xué)院，北京 102249；2. 中石油北京天然氣管道有限公司，北京 100020)

摘 要: 鋼懸鏈線立管(steel catenary riser，簡稱SCR) 是一種優(yōu)質(zhì)的深水開發(fā)設(shè)備，近幾年廣泛用于深海環(huán)境下油氣資源的開采。在浮式平臺的周期性升沉運(yùn)動和海浪海流的載荷作用下，立管的觸底區(qū)會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的疲勞破壞問題。為保證深海立管的高效與安全運(yùn)行，清管作業(yè)是一項(xiàng)必要的維護(hù)手段。目前對于清管載荷作用下鋼懸鏈線立管的位移變化規(guī)律研究

比較匱乏?；贏BAQUS 有限元軟件和縮比試驗(yàn)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)并開展有關(guān)清管載荷作用下鋼懸鏈線立管的位移變化規(guī)律的縮比模型試驗(yàn)研究，從清管載荷的大小和作用位置等角度分別研究立管的X 向與Y 向的位移變化特征。研究結(jié)果表明，清管器在立管的觸底段中運(yùn)行并逐漸靠近觸底點(diǎn)的這一過程中，清管器所在立管處的X 向與Y 向的位移會產(chǎn)生逐漸減小的趨勢，當(dāng)改變清管載荷的大小時(shí)，對于立管的同一位置來說，清管載荷的變化會導(dǎo)致立管的X 向位移產(chǎn)生較Y 向位移更加顯著的變化，在清管器通過立管某一位置的前后過程中，X 向位移變化呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，而Y 向位移僅在清管器通過該處時(shí)會有明顯的減小。

關(guān)鍵詞: 鋼懸鏈線立管；觸底區(qū)；縮比試驗(yàn)；ABAQUS；位移

深海采礦循環(huán)式水力集礦系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)值研究

趙偉杰，肖龍飛，趙國成，劉明月

(上海交通大學(xué) 海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

摘 要: 為使深海采礦作業(yè)更為高效、環(huán)保，提出了一種用于深海采礦的循環(huán)式水力集礦系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)主要由集礦頭、礦—沙分離器、水—沙分離器、水泵以及連接各部件的管道組成。采用基于歐拉法的液固兩相流計(jì)算模型對該系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，即礦—沙分離器和水—沙分離器的泥沙顆粒流動進(jìn)行數(shù)值研究。相間拖曳力采用Richardson-Zaki 模型。液相與固相湍流分別采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε 模型和Tchen 湍流響應(yīng)模型。該模型經(jīng)驗(yàn)證對于直徑0.165 mm 與0.27 mm 細(xì)顆粒具有較高精度。利用該模型，以0.165 mm 泥沙顆粒為例，得到了兩種分離器的分離效果與入口流速之間的規(guī)律，分析了兩者顆粒濃度分布與流場特征。結(jié)果表明，兩種分離器的性能均與入口流速有關(guān)，在選取適當(dāng)入口條件時(shí)均可取得良好效果。

關(guān)鍵詞: 深海采礦；水力集礦系統(tǒng)；歐拉兩相流；數(shù)值研究

腳靴式海上升壓站灌漿連接段強(qiáng)度分析研究

王永發(fā)，孫震洲，湯群益，陳杰峰

(中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司新能源工程院，浙江 杭州 311122)

摘 要: 與國內(nèi)已建成的海上升壓站相比，腳靴式海上升壓站導(dǎo)管架對樁和套筒間的灌漿連接強(qiáng)度要求更高，完全套用單樁風(fēng)電結(jié)構(gòu)的分析方法會使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確。由于樁和套筒之間設(shè)置有剪力鍵，當(dāng)特殊情況時(shí)還需增加灌漿連接增強(qiáng)鋼筋，在地震及撞船作用下容易導(dǎo)致灌漿接觸界面分離等破壞，當(dāng)前尚未有針對此類情況系統(tǒng)的灌漿連接強(qiáng)度校核方法。以某腳靴式海上升壓站為例，分析其在在位、撞船、地震、疲勞等多個(gè)主控工況下灌漿連接、剪力鍵及增強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，結(jié)果表明該海上升壓站灌漿連接段滿足設(shè)計(jì)要求，并研究了各參數(shù)對灌漿連接段強(qiáng)度的敏感程度，為今后腳靴式海上升壓站各主控工況下的灌漿連接段強(qiáng)度分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞: 海上升壓站；灌漿連接；剪力鍵；強(qiáng)度校核

橫軸半潛式潮流能發(fā)電裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

黃方平1, 3 ，鮑靈杰2, 3 ，彭天好2 ，陳俊華3 ，姜楚華3

(1. 浙江大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，浙江 杭州 310058；2. 安徽理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽   淮南 232001；3. 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院，浙江 寧波 315100)

摘 要: 為了促進(jìn)深遠(yuǎn)海養(yǎng)殖裝備朝智能化方向發(fā)展，解決電能供給困難的問題，克服抗風(fēng)浪網(wǎng)箱受波流耦合作用對太陽能和風(fēng)能利用的局限性的問題，針對養(yǎng)殖區(qū)域的低流速海域，提出了一種適用于深遠(yuǎn)?？缮稻W(wǎng)箱的橫軸半潛式潮流能發(fā)電裝置，建立了Savonius 型水輪機(jī)葉片受力數(shù)學(xué)模型，分析了葉輪中心與水面的距離對水輪機(jī)捕能效率的影響，利用Fluent 軟件數(shù)值模擬了導(dǎo)流增速浮體的速度場情況，設(shè)計(jì)了發(fā)電裝置整體結(jié)構(gòu)及錨泊系統(tǒng)，搭建了發(fā)電裝置試驗(yàn)?zāi)Ｐ停_展了物理模型試驗(yàn)，測試了不同水流速度情況下與葉輪相對離水距有關(guān)的各參數(shù)變化情況，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的水流流速下，隨著離水距的不斷增加，捕獲功率呈先增加后減小的趨勢，當(dāng)葉輪中心高出水面1/4 個(gè)葉輪直徑時(shí)，葉輪的輸出功率最大。

關(guān)鍵詞: 深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖；低流速；潮流能；橫軸；半潛式；發(fā)電裝置；水輪機(jī)

跨海橋梁船撞風(fēng)險(xiǎn)綜合評估

郭 健，何威超

(浙江工業(yè)大學(xué) 橋梁工程研究所，浙江 杭州 310023)

摘 要: 近年來全世界范圍內(nèi)船撞橋事故時(shí)常發(fā)生，尤其是大型跨海橋梁，對其進(jìn)行合理的船撞橋風(fēng)險(xiǎn)評估逐漸成為橋梁安全運(yùn)營的重要保障之一。通過對近年國內(nèi)外船撞橋案例調(diào)研分析，確定了影響事故的多重因素，建立包括4 個(gè)二級風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)和18 個(gè)三級指標(biāo)的層次化評價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析(AHP)法和熵權(quán)法，對各評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主客觀綜合賦權(quán)，明確各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素對船舶撞擊的重要性程度，基于模糊數(shù)學(xué)理論對船撞橋風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行多層次綜合評判。以浙江省舟山朱家尖跨海大橋?yàn)楣こ瘫尘埃Y(jié)合該橋某年船舶通航統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用上述方法進(jìn)行船撞橋風(fēng)險(xiǎn)評估，計(jì)算表明朱家尖跨海大橋平均風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)值為4.22，屬于可接受中風(fēng)險(xiǎn)水平，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制對策及措施。

關(guān)鍵詞: 跨海橋梁；船撞橋；層次分析法；模糊理論；風(fēng)險(xiǎn)評估

一種新型半潛式平臺概念設(shè)計(jì)研究

王天英1 ，王樹青2

(1. 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257000；2. 中國海洋大學(xué) 工程學(xué)院，山東 青島 266100)

摘 要: 在詳細(xì)研究影響平臺綜合性能的諸多因素的基礎(chǔ)上，克服現(xiàn)有半潛式平臺存在的不足，結(jié)合自升式平臺甲板可以自由升降的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的自升式半潛多功能深海浮式平臺(JCSM)。JCSM 平臺結(jié)合了自升式平臺與半潛式平臺的優(yōu)勢，并以平臺綜合性能的提升為目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)節(jié)上的優(yōu)化，穩(wěn)性裕度大且運(yùn)動性能優(yōu)良，可適應(yīng)干式采油、濕式采油和干濕組合式采油等不同采油模式，并同時(shí)具有鉆井、早期生產(chǎn)、修井、油氣處理與油氣儲運(yùn)等多種功能。在詳述JCSM 平臺的組成及性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對JCSM 平臺進(jìn)行了穩(wěn)性與運(yùn)動性能數(shù)值分析，并與傳統(tǒng)半潛式平臺相比較，驗(yàn)證了所研發(fā)新型平臺性能的優(yōu)越性。研究為未來海洋油氣田開發(fā)提供了一種新的選擇，并對全新概念的浮式平臺開發(fā)有借鑒和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞: 自升式；半潛平臺；外斜立柱；干式采油樹；穩(wěn)性；運(yùn)動性能

珊瑚砂地質(zhì)條件下鋼板樁結(jié)構(gòu)可靠性分析

韓 意1 ， 張 磊2 ，吳偉東1

(1. 安徽科技學(xué)院 建筑學(xué)院，安徽 蚌埠 233030；2. 中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100007)

摘 要: 在熱帶地區(qū)開展水運(yùn)工程設(shè)計(jì)施工項(xiàng)目，經(jīng)常會遇到珊瑚砂地質(zhì)，其力學(xué)特性較為特別，強(qiáng)度低、易碎、黏性低，力學(xué)指標(biāo)變異性較大，國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)計(jì)規(guī)范對珊瑚砂地質(zhì)條件特殊性考慮不足，設(shè)計(jì)人員在相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)選取時(shí)經(jīng)常忽略采用可靠度理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全復(fù)核。以馬爾代夫機(jī)場擴(kuò)建項(xiàng)目為案例，運(yùn)用可靠度理論分析了珊瑚砂力學(xué)指標(biāo)的高變異性對鋼板樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠度的影響。根據(jù)分析，在珊瑚砂地質(zhì)條件下，按照《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》(JTS167-2018)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，得出的結(jié)果偏于危險(xiǎn),應(yīng)引起結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的重視。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)按照《港口工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50158-2010)復(fù)核板樁結(jié)構(gòu)可靠度。同時(shí)，珊瑚砂較小的黏性，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度計(jì)算時(shí)可以忽略。

關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)可靠度；珊瑚砂；鋼板樁；結(jié)構(gòu)計(jì)算；內(nèi)摩擦角；黏聚力

北部灣地區(qū)海砂填料的動力特性分析

王家全，陳勝前，唐 毅，黃世斌，黃欽政

(廣西科技大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，廣西 柳州 545006)

摘 要: 為研究北部灣地區(qū)海砂填料的動力特性，采用高級動態(tài)三軸測試系統(tǒng)開展循環(huán)荷載下的動三軸試驗(yàn)，研究不同圍壓及不同動應(yīng)力幅值對海砂動力特性的影響規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：軸向累計(jì)應(yīng)變隨圍壓增加而減小，圍壓150 kPa 時(shí)振次10 000 后應(yīng)變僅為3%，隨著動應(yīng)力幅值的增大軸向累積應(yīng)變隨之增大，且達(dá)到破壞標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間越短。動彈性模量隨著動應(yīng)力幅值和圍壓的增加而增大，不同圍壓下動彈性模量隨動應(yīng)變的增加出現(xiàn)先驟減再略減后穩(wěn)定的發(fā)展趨勢 εd>0.3% 后開始趨于穩(wěn)定，不同動應(yīng)力幅值下動彈性模量出現(xiàn)先增后減直至穩(wěn)定的趨勢，其中動應(yīng)力幅值對動彈性模量有明顯的影響，圍壓影響相對較小?？讐罕入S動應(yīng)力幅值增加而減小，隨圍壓增加而增加。

關(guān)鍵詞: 海砂；動三軸試驗(yàn)；累計(jì)應(yīng)變；動模量；動孔壓

深海大型爬行機(jī)器人研究現(xiàn)狀

陳 銘，冷 靜

(中國科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所 深海工程技術(shù)部，海南 三亞 572000)

摘 要: 對海底不同作業(yè)形式的深海大型爬行機(jī)器人進(jìn)行了分類綜述，依據(jù)當(dāng)前深海大型爬行機(jī)器人在各方面的應(yīng)用，將其分為了深海采礦機(jī)器人和深海挖溝機(jī)器人兩大類，并對這兩類中的一些性能突出的機(jī)器人進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。重點(diǎn)介紹我國第一代、第二代多金屬結(jié)核采礦機(jī)器人，SMD 的3 個(gè)多金屬硫化物開采機(jī)器人，中科院深海所的富鈷結(jié)殼規(guī)模采樣爬行機(jī)器人，噴射式挖溝爬行機(jī)器人QT2800、機(jī)械式挖溝爬行機(jī)器人BT2400。并對深海大型爬行機(jī)器人的海底復(fù)雜行走技術(shù)和導(dǎo)航定位技術(shù)進(jìn)行了闡述。行走技術(shù)方面，重點(diǎn)介紹Nexans 公司的帶有鉸接式行走腿系統(tǒng)的Spider Dredger，中南大學(xué)的鉸接履帶式采礦機(jī)器人，北京礦冶研究總院的復(fù)合輪式機(jī)器人。導(dǎo)航定位方面，介紹了當(dāng)前一些在用的深海導(dǎo)航定位技術(shù)。最后，對未來深海大型爬行機(jī)器人的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞: 深海大型爬行機(jī)器人；海底自適應(yīng)行走；深海采礦；深海挖溝；導(dǎo)航定位