自升式海洋平台的风险评估方法技术

一种自升式海洋平台的风险评估方法，该方法包括：极端载荷下的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析、平台插桩的结构可靠性分析、船舶碰撞的风险分析以及火灾爆炸的风险分析。本发明专利技术的自升式海洋平台的风险评估方法有效填补了现有技术在自升式海洋平台的风险评估方法方面的空白，为海洋工程在设计和建造阶段的方案确定和决策提供了技术支持，最大限度的保证了自升式平台的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风险评估方法，尤其涉及一种。
技术介绍
作为海上作业中很重要的工具，自升式钻井平台近年来得到越来越多的应用，在对自升式钻井平台进行设计及投入使用之前，如何对钻井平台的各方面风险进行评估，从而降低平台使用时的风险、避免安全事故的产生是保证钻井平台的稳定可靠使用的一个重要的方面。然而到目前为止，我国国内在对上发展较为迟钝，虽然有一定的技术研究，但还未形成完整的体系方法，所以目前国内在方面仍是一片空白，因而不能从该方面很好地保证自升式海洋平台的运行安全性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是为了解决现有技术在方面仍是一片空白，因而不能从该方面很好地保证自升式海洋平台的运行安全性和可靠性的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种，该方法包括:极端载荷下的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析、平台插桩的结构可靠性分析、船舶碰撞的风险分析以及火灾爆炸的风险分析。所述的，其中，所述风险评估方法还包括环境载荷的可靠性分析，所述环境载荷的可靠性分析通过现场观测、数值模拟或风洞实验的方法确定海洋平台的风载荷。所述的，其中，所述极端载荷下的结构可靠性分析通过下列极限状态方程来实现:Z = Qrs.RS-Qss.SS式中，Qes为采用结构极限分析得到相应的极限倾覆弯矩代表结构的体系抗力，Qss为采用海洋环境荷载分析得到相应环境载荷产生的倾覆力矩代表荷载效应，RS和SS为抗力和荷载效应计算模型的偏差系数；所述RS的分布特性是通过将蒙特卡洛法与非线性倒塌分析相结合，对材料性能等变量进行抽样，然后将样本代入非线性倒塌分析程序，得到一系列平台极限承载力，最后对其进行统计分析得到的。所述的，其中，所述结构疲劳的可靠性分析采用非线性时域计算方法，其首先采用谱分析方法对自升式平台的疲劳强度进行计算，然后在此基础上，对自升式平台的脉动风载荷进行数值模拟，同时综合考虑动力效应和脉动风载荷的影响。所述的，其中，所述平台插桩的结构可靠性分析通过对平台插桩、拔桩、正常工作、风暴自存等工况时桩腿与海底岩土的相互作用机理进行分析得到海洋平台在工作海域的桩腿承载能力、抗滑移能力、抗倾覆能力和拔桩阻力；所述对桩腿与海底岩土的相互作用机理进行分析所采用的方法为常规计算方法、有限元法或试验法。所述的，其中，所述火灾爆炸的风险分析是通过使用一些理论模型来预测事故的影响范围，所述理论模型包括泄露源模型、扩散模型、爆炸模型和/或热辐射模型。所述的，其中，所述火灾爆炸的风险分析通过CFX软件模拟火灾的产生以及烟雾的扩散，并通过STEPS软件模拟人员的逃生路线和时间，以合理的规划平台的布置。所述的，其中，所述船舶碰撞的风险分析的结果包括碰撞频率以及碰撞后果，所述碰撞频率通过对历史资料或事件树进行分析得到，所述碰撞后果通过由DNV船级社规范推荐的基于能量守恒的力学公式或者基于有限单元法的瞬态动力学商用软件得到，最后基于船级社给定的平台失效准则，得到最终的船舶碰撞风险分析结果。所述的，其中，所述风险评估方法还包括高空坠物的风险分析，所述高空坠物的风险分析包括对整个起重机倾倒在船上造成的严重伤亡事故的分析以及对下落物体撞击甲板引起的设备损伤的分析，还包括在总布置时对于甲板上的管线系统、舱室支持系统以及支撑结构考虑高空坠物的风险。所述的，其中，所述风险评估方法还包括冰川海域的结构可靠性分析和/或工艺泄露的风险分析。本专利技术具有以下有益效果，本专利技术的有效填补了现有技术在方面的空白，为海洋工程在设计和建造阶段的方案确定和决策提供了技术支持，最大限度的保证了自升式平台的安全性和可靠性。附图说明图1是本的流程框图；图2是本中的DOW火灾爆炸分析流程。具体实施例方式为了进一步说明本专利技术的原理和结构，现结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细说明。请参阅图1所示，本专利技术的包括:极端载荷下的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析、平台插桩的结构可靠性分析、船舶碰撞的风险分析以及火灾爆炸的风险分析，还可以包括:环境载荷的可靠性分析、冰川海域的结构可靠性分析、工艺泄露的风险分析和/或高空坠物的风险分析。上述的环境载荷的可靠性分析、极端载荷下的结构可靠性分析、冰)11海域的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析以及平台插桩的结构可靠性分析可归纳为海洋平台的结构可靠性分析，上述的工艺泄露的风险分析、船舶碰撞的风险分析、火灾爆炸的风险分析以及高空坠物的风险分析可归纳为海洋平台的非结构风险分析。以下对其中几个方面的具体情况分别进行详细的描述。 ①环境载荷的可靠性分析对于自升式海洋平台，其在海上作业时遭遇环境载荷作用时存在结构破坏的可能性，又由于海洋平台的风载荷对海洋平台结构造成的影响远大于其它环境载荷，所以在规范计算的基础上对其开展试验研究是很有必要的。确定海洋平台风载荷的方法主要有现场观测、数值模拟和风洞实验等几种，由于现场观测较为困难，数值模拟与风洞实验便成为确定海洋平台风载荷的主要方法。通过风洞实验和CFD计算对自升式平台的风载荷进行可靠性分析，对后续平台开发，优化平台指标有着重要的意义。②极端载荷下的结 构可靠性分析海洋平台结构体系可靠性分析可以归纳为下式:Ps = P {Ss ≤RsI(I)式(I)中，Rs是结构体系的抗力，可以用结构的基底剪力或基底倾覆力矩来表示，对于导管架平台而言，一般以基底剪力作为衡量标准，对于自升式平台而言，可以选取基底倾覆力矩作为衡量标准；Ss是与结构体系抗力相应的荷载效应。—般而言，采用结构极限分析得到相应的极限倾覆弯矩代表结构的体系抗力QKS，采用海洋环境荷载分析得到相应环境载荷产生的倾覆力矩代表荷载效应Qss。这样，对于海洋平台结构体系的可靠性分析归结为下列极限状态方程建立的问题:Z = Qes.RS-Qss.SS (2)式(2)中，RS和SS为抗力和荷载效应计算模型的偏差系数。式(2)中的体系抗力RS与材料性能的随机性以及结构几何尺寸的分布有关，如果在分析时考虑桩-土的相互作用，其分布还受到地基土壤参数离散性的影响。因此采用蒙特卡洛法与非线性倒塌分析相结合，对材料性能等变量进行抽样，然后将样本代入非线性倒塌分析程序，得到一系列平台极限承载力，最后对其进行统计分析，得到RS的分布特性。海洋环境中，风、浪和流是相关的，其对应的荷载要素是相关的随机变量，多个相关随机荷载作用下结构可靠性分析需要极值随机荷载的联合概率分布，但是这种实测资料存在统计上的困难。因此用结构倾覆力矩的概率分布来表达极端环境下荷载的联合概率分布，从结构可靠度分析的角度来看，OTM的统计概率分布就表达了各环境要素的联合概率分布。一般而言，需要考虑以下三种工况:阻塞冰工况，阻塞冰+风+流+其他非环境荷载；风浪相关工况，波浪+风+流+其他非环境荷载，考虑风、浪相关；风浪独立工况，波浪+风+流+其他非环境荷载，考虑风、浪相独立。③结构疲劳的可靠性分析在自升式平台设计初期进行疲劳强度计算是十分必要的，各种疲劳算法各有各的优点，也有不足。简化方法的简化计算公式现有的规范还没有给出明确规定，只能做一些近似处理；谱而分析要求线性系统，需进行线性化处理，忽略了动力效应的影响。对于疲劳载荷的计算，现有的规范大多将风载荷作为平均载荷来计算，而实际作用于结构上的风载荷是一随机过程，脉动风载荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，该方法包括：极端载荷下的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析、平台插桩的结构可靠性分析、船舶碰撞的风险分析以及火灾爆炸的风险分析。

【技术特征摘要】
1.一种自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，该方法包括:极端载荷下的结构可靠性分析、结构疲劳的可靠性分析、平台插桩的结构可靠性分析、船舶碰撞的风险分析以及火灾爆炸的风险分析。2.根据权利要求1所述的自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，所述风险评估方法还包括环境载荷的可靠性分析，所述环境载荷的可靠性分析通过现场观测、数值模拟或风洞实验的方法确定海洋平台的风载荷。3.根据权利要求1所述的自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，所述极端载荷下的结构可靠性分析通过下列极限状态方程来实现: Z = Qes.RS-Qss.SS 式中，Qks为采用结构极限分析得到相应的极限倾覆弯矩代表结构的体系抗力，Qss为采用海洋环境荷载分析得到相应环境载荷产生的倾覆力矩代表荷载效应，RS和SS为抗力和荷载效应计算模型的偏差系数；所述RS的分布特性是通过将蒙特卡洛法与非线性倒塌分析相结合，对材料性能等变量进行抽样，然后将样本代入非线性倒塌分析程序，得到一系列平台极限承载力，最后对其进行统计分析得到的。4.根据权利要求1所述的自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，所述结构疲劳的可靠性分析采用非线性时域计算方法，其首先采用谱分析方法对自升式平台的疲劳强度进行计算，然后在此基础上，对自升式平台的脉动风载荷进行数值模拟，同时综合考虑动力效应和脉动风载荷的影响。5.根据权利要求1所述的自升式海洋平台的风险评估方法，其特征在于，所述平台插桩的结构可靠性分析通过对平台插桩、拔桩、正常工作、风暴自存等工况时桩腿与海底岩土的相互作用机理进行分析得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安康，周炳焕，郭海强，林一，郭宇，方华，
申请(专利权)人：中集船舶海洋工程设计研究院有限公司，中国国际海运集装箱集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：