1. 研究目的与意义（文献综述）

开发利用海洋石油资源需要一定的设备和技术，各式海洋平台的设计建造解决了这问题。一般来说，海洋平台是一种具有水平台面的海上空间桁架结构物，常用于海洋油气资源的勘探开发以及海洋环境与气候的监测等近海及海洋工程领域。历史上最早出现的用于水上采油的构筑物是由木质材料建成的。木质材料由于本身强度较小，且在水中浸泡久了容易腐朽，加上木桩长度非常有限，使用起来非常不便。后来出现了钢质结构平台，并且逐渐取代了木质平台。钢质结构平台具有诸多优点，例如能够承受较大载荷，可以用于几十米甚至几百米深的海域，寿命也较长，对海洋环境的适应能力较木质结构而言大大增强。
我国海洋石油工业起步相对较国外晚很多，但是发展非常迅速，尤其是近几十年来，伴随着海洋工程技术的进步，逐渐出现了自升式平台、座底式平台、钻井浮船、半潜式平台以及海洋浮式采油生产装置(fpso) 等形式的钻井采油设备。如今我国已有的各式海洋平台已经可在水深数百米甚至数千米的海域从事石油钻探和开采活动。
导管架海洋平台是一种固定式平台，它具有刚度大、整体稳定性好、造价低廉、建造方便、适用范围广等诸多优点。作为一种近海海洋结构物，导管架平台主要在海洋石油勘探开采中被广泛应用。可以毫不夸张地说导管架海洋平台几乎遍布在世界上各个有油的海域。

尽管导管架平台作为海上石油开采重要设施，具有重大的国民经济意义。但是导管架平台在复杂恶劣的工作环境中，不仅受到正常的工作载荷和环境载荷作用以外，还受到爆炸、火灾、坠落物等意外载荷作用。这些偶然性事故一旦发生将对导管架平台造成严重的后果，导致结构的破坏，甚至人员伤亡和环境污染等问题。正确分析和评估导管架平台结构由于碰撞等偶然事故所造成的损伤，及损伤对平台结构的强度、承载能力和疲劳寿命的影响，成为海洋工程中的重要研究课题口。现有对于平台偶然性事故的研究主要集中在船与平台的碰撞、油气爆炸和火灾，而吊装时坠落物对平台冲击的研究资料却很少。

吊装作业在海洋平台上是十分常见的一种作业形式，而物体坠落事故又往往在吊装作业过程中发生，因此物体坠落的事故在海洋平台作业当中也是十分常见的。例如，在海洋平台的吊装作业当中，每个平台作业年有五分之一的事件是钢管在吊装当中发生坠落。其它的设备例如集装箱，水箱，绞车，钻头，以及发动机等，也都很有可能在吊装作业过程当中发生坠落。在海洋工程当中与吊机作业有关系的物体可以在吊机所能活动范围之内的任何地方发生坠落。作为一种意外载荷，物体坠落对于海洋平台结构以及人员的安全都会造成非常大的影响。
在众多导管架平台破坏形式当中，物体坠落事故在数量上居于首位，占总事故数的34.8%，可以说，导管架平台上的物体坠落已经对导管架平台结构及人员安全带来很大威胁，因此，导管架平台物体坠落值得海洋平台设计者和工程师关注。

2. 研究的基本内容与方案

根据导管架平台的研究现状及存在问题，将主要研究由包括泥面以下主桩在内的不同直径杆件构成的x型导管架海洋平台在受到物体坠落造成的载荷作用后的结构强度和结构响应情况，并分析总结其在物体不同坠落情况下，如物体在不同高度坠落、物体坠落在导管架平台不同位置等等，所体现出来的响应规律。
研究过程中将利用大型有限元软件ansys建立模型模拟物体坠落冲击x型导管架平台平台的动态过程，计算时考虑桩土相互作用，对泥下主桩部分采用简化的等效桩法进行处理。通过计算，分别得出在不同坠落情况下坠落位置处变形大小。在此基础上对计算结果进行整理并分析，总结出其在不同坠落情况下的响应规律，所提出的规律可为x型导管架平台的设计及安全性能提供参考。
等效桩法，是考虑到导管架平台泥面以下桩周围的土体对桩起到一定程度的支承和约束作用，在建立计算模型时可将导管架结构的部分理想化处理，即用一定长度而下端刚性固定的桩来替代的方法。该方法较为简单方便，计算的结构力学性能结果与试验结果基本一致，在精度上能满足设计的要求，故在工程上也常采用。等效桩法的实际做法是根据桩土的特性作出一段梁，使梁端刚度与桩顶刚度等效，将这一段梁看成结构的一部分进行整体计算。此时这段梁起到取代泥下的桩的作用，整个结构成为完全的线性结构，使计算得到很大程度的简化。等效桩法普遍用于平台的动力分析当中，另外在概念设计阶段或没有可靠土壤资料时也被用于结构的静力分析。

在研究过程中，建立x型导管架平台三维有限元模型大致有如下过程:
(1)平台有限元模型的建立
导管架平台有限元模型的建立是进行有限元分析的前提。模型建立后其划分杆件单元的大小、数目和杆件间的连接方式以及边界条件才能进一步确定。
(2)杆件单元的划分
单元的划分也叫结构离散化，实质上就是将平台(或其它所要计算的部分)这种实际的弹性连续体划分成若干较小单元。各相邻杆件单元在节点处采用固定连接。节点位移作为基本未知量，引进节点力和节点约束条件，从而组成导管架平台有限元计算模型以替代原来以连续体形式的平台结构。

3. 研究计划与安排

2018.3.16~4.1：建立x 型导管架平台的有限元模型

2018.4.2~4.20：建立重物与甲板的接触对模型，模拟重物冲击甲板的过程，计算不同高度坠落时导管架平台结构内的应力与变形情况

2018.4.21~5.5：根据甲板的结构特点计算几种典型坠落位置时甲板的受力与变形情况并进行比较，分析最危险位置

4. 参考文献（12篇以上）

[1] m.t vannan,h.m.thompson.j.j.grifgn,anaulomated procedure for platform strength

assessment.otc 7474.2014

[2] fame: k a.moan t extremedynamic.nonlinear response of fixed platforms using a