海洋平台结构腐蚀损伤动态可靠性分析

海洋平台结构腐蚀损伤动态可靠性分析
王立成+宋玉普+康海贵 大连理工大学
摘要:  将影响结构抗力的两个决定因素材料强度极限和钢管壁厚表示成时间的函数+分别得出了其受腐蚀后的衰减规律方程+建立了受腐蚀损伤结构构件的抗力随机过程模型为结构的动态可靠性分析提供了依据-算例表明+对海洋平台结构进行动态可靠性分析是必要的-
关键词!海洋钢质平台.腐蚀损伤.动态可靠度.抗力随机过程

中图分类号  文献标识码!1

前言
钢质导管架式平台由刚性很大的甲板3下部导管架及穿过导管腿并打入海床的钢管桩组成4"5-由于
处在恶劣复杂的海洋环境中+这些钢质平台不断受到侵蚀和破坏+结构的服役状况相应地不断退化+使
得其抵抗环境作用的能力逐渐降低-在传统的海洋平台结构设计中+认为结构抗力在整个平台的服役期
间保持不变+也就是说其可靠度水平始终与初始设计值相同+显然在很多时候这与实际情况有很大差
距-对于在海洋环境条件中工作的平台结构+最常见的强度衰减原因是腐蚀作用-因此本文从结构受腐
蚀损伤的动态过程出发+建立了海洋平台结构腐蚀损伤的动态可靠度分析模型+为研究其在服役过程中
的安全性提供参考-
6 动态可靠性的定义
目前结构可靠性研究的趋势是由单纯的结构设计可靠性’静态*到结构全过程’建造3使用3维修3老
化等*的可靠性’动态*4(5-结构的动态可靠性定义为!在规定的服役基准期内+在正常设计3正常使用3正
常维护条件下+考虑环境和结构抗力衰减等因素的影响+结构服役某一时刻后在后续服役基准期内能
完成预定功能的能力-
设对结构在设计基准期内的某一时刻7进行可靠度分析+结构抗力为8’7*+荷载效应为9’7*+则该
结构的动态可靠度可表示为 式中7为结构动态可靠度分析时刻.A为结构设计基准期-
C 结构抗力随机过程模型 CD2 结构抗力随机过程模型的表示方法
结构抗力取决于材料性能3几何参数和计算模式-金属材料是制造海上结构物的主要材料+在海洋
环境中+由于受到空气和海水的化学和电化学作用以及海洋生物的腐蚀+不仅材料截面的有效尺寸不断
减小+而且材料的物理力学性能也会随时间发生衰退-本文建立了材料力学性能随时间的衰退规律方
程+并将其应用到结构抗力的计算中+得出了结构抗力随时间的衰减模型+表示为

作者简介!王立男+博士- 基金项目!国家自然科学基金重大项目资助课