唐友刚，朱龙欢，李 焱，刘成义，张少洋

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072; 2.天津大学 建筑工程学院，天津 300072)

南海某导管架海洋平台倒塌分析

唐友刚1, 2，朱龙欢1, 2，李 焱1, 2，刘成义1, 2，张少洋1, 2

(1.天津大学 水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津 300072; 2.天津大学 建筑工程学院，天津 300072)

针对在役老龄导管架平台进行倒塌计算分析，确定极限承载力进而评估老龄导管架的安全裕度。采用非线性有限元方法，考虑平台的波流载荷及桩-土的非线性相互作用，利用SACS软件建立导管架整体三维有限元计算分析模型，并用逐步加载的方式，对南海某导管架平台进行了全过程非线性倒塌分析。计算分析表明，该导管架平台极限强度很高，具有较大的安全裕度；导管架倒塌过程呈逐步破坏形式，先是撑杆屈服，造成局部结构破坏，然后是钢桩发生屈服，降低结构承载力，最后节点逐步失效，造成结构倒塌。揭示了导管架平台结构失效倒塌的机理，给出了倒塌分析的可行方法和步骤。

导管架海洋平台；倒塌分析；风险；剩余强度

Abstract:Pushover analyses were performed for an aging jacket-type platform to obtain the ultimate capacity and then to evaluate the safety margin.A three-dimensional finite element model of the jacket platform was established using SACS software.Based on the step-by-step loading method,the nonlinear collapse analysis for the jacket offshore platform in the South China Sea was performed,considering the loads of wave and current and the nonlinear interaction between soil and piles.The analysis results show that the ultimate strength of this jacket platform is at a high level,with a large margin of safety.The collapse of the platform is the result of gradual damages.Firstly,the brace begins to yield,causing damages of partial structure.Secondly,the piles start to yield,reducing the capacity.Finally,some joints fail,resulting in the collapse of the whole structure.Overall,the mechanism of the failure and collapse of the jacket platform is revealed,and the feasible analysis method and procedures of collapse analysis are put forward.

Keywords:jacket offshore platform; pushover analysis; risk; residual strength

我国至今有近百座导管架平台在服役，它们的寿命已经超过设计寿命的一半甚至大于设计寿命，正进入老龄化阶段，但这些老龄平台大部分经过维护改造后继续采油。目前这些老龄化平台的许多构件已有不同程度损伤和锈蚀，加之所处海洋环境非常复杂且极其恶劣，存在多种安全隐患。特别是在我国南海，台风频发，而且风力强劲，破坏力很大，直接导致导管架平台失效、破坏，甚至倒塌。……