刘金梅, 肖绪好, 周国强

(东北石油大学 机械科学与工程学院, 黑龙江 大庆 163318)

1 引 言

底座桁架式结构作为海洋钻机的重要部件，是保证海上钻采作业安全运行的重要结构之一[1,2]，其工作环境复杂,腐蚀问题比较突出,材料性能退化严重,因此结构的承载性能将不断降低。定期对桁架式结构进行安全评估和加固分析对确保海洋平台安全高效作业具有非常重要的意义。传统的底座安全评估主要依据表观损伤调查和应力应变测试的结果,通过线性外推得到极限载荷下的承载能力[3,4]。这些方法测点数量有限,加载工况存在不确定因素,使得测评结果难以全面反映结构的承载能力,尤其是长期作业于海况环境中的平台钻机底座。葛运春等提出了应力集中杆件等效处理和超声波测厚方法，建立更加精确的有限元模型来评价底座腐蚀[5]。然而对于钻机底座这种杆件数多的复杂钢架结构,完全依靠人力现场测绘结构参数并不现实。随着现有技术的发展,加载试验和有限元方法逐渐被应用到在役结构的性能评价上,更全面地反映了结构的受力、变形情况,且测评过程安全高效,为解决复杂的工程计算问题提供了有效途径,但难点在于如何建立起贴合实际的有限元模型。王元清等发展了基于最优化理论的模型修正法,并将其应用于在役桥梁承载性能分析,从而获得了更适于工程应用的安全评估结果[6]。

本文以结构安全评价为目标,发展了基于最优化的模型重构方法,结合工程经验,综合考虑加载试验和数值模拟研究在役底座的安全承载能力,以得到更为全面的底座安全性能分析和更加精确的加固方案。……