锦州20—2 MUQ平台增设黏弹性耗能斜撑减冰振的可行性研究

作者:魏津生;王翎羽;陈星 刊名:中国海上油气.工程 上传者:崔静

【摘要】本文通过简化分析的办法,探讨了锦州 20—2 MUQ平台在冰力作用点与底甲板之间增设黏弹性耗能斜撑的可行性及优化参数的选择。

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l引言锦州202MUQ平台位于寒冷的辽东湾海域,每年冬季都出现大量的流冰。流冰引起的平台振动,常常影响操作人员正常的工作情绪。到目前为止,尽管尚未发现结构强度出现问题,也没有出现因振动而导致停产的情况,但为了营造较好的工作环境,仍需要解决平台减振问题?因此,“在MUQ平台上采取减振措施,使平台的振动控制在人体能够接受的范围内”这一课题被提出来。很多科学家和学者在这方面做了大胆的尝试,黏弹性耗能斜撑就是诸多减振方案之一,黏弹性耗能斜撑已被用于高层建筑解决地震和风振问题,用于海工结构物解决冰振问题尚属首次,因此,对它的减振效果和它在导管架结构上的使用方法及可行性,必须进行严格的论证。本文通过简化分析方法,探讨了锦州202MUQ平台在冰力作用点与底甲板之间增设黏弹性耗能斜撑的可行性,及其优化参数的选择?2简化计算模型锦州202MUQ平台的侧视图如图1所示.为方便讨论,将该平台简化为三层平面框架结构式计算模型(如图2),第一层代表冰力作用点以下部分(相当于导管架),第二层代表冰力作用点以上至组块底甲板部分(相当于导管架帽),第三层代表底甲板以上全部(相当于组块)。限于安装方面的可能性,黏弹性耗能斜撑只能安装在第二层,即冰力作用点与底甲板之间;黏弹性耗能斜撑的作用等效为弹簧和阻尼器、这个简化模型的质冒矩阵fM]、刚度矩阵[K]和阻尼矩阵f(1]为:i,,Il00][M’]==[M]=J0201L00肘。3J第9卷第6期魏津生王翎羽陈星:锦州202MUQ平台增设黏弹性耗能斜撑减冰振的可行性研究9圈1锦州202MUQ平台视图圈2锦州20一2MUQ平台简化计算模型参照雷利阻尼假定,假定阻尼矩阵形式与刚度矩阵相同,即:[C’]k。k。0k。k。00]研l=3.510’kg19"/2=4.0X10’kg;01.3=2.310。kgf0.911]ro.1030.8681.437q,={4.261}I--IzE中]=10.2091.3280.819l10一【9.598J.6520.0950.01】J2上甲板位移的表达式简化结构模型的振动方程可描述为:吨州飞十一_0K+KljK叫叫叫““O一巳0一...,.L+],,J30fq1J2f3f卜f一2一fC,一}f0一f....,.L=C+C中国海上油气(工程)1997年[M]{艾+[C’]{义}+[K’]{X}={F}(1)式中{艾}、{文}、{x}为结构加速度、速度和位移向量;{F}为外荷载向量。令中l、2、西3为1、2、3阶振型;yl、y2、y3为l、2、3阶振型坐标,按_卜式对式(1)进行坐标变换,{X}=函lyl+2y2+中3y3(2)将近似取得如下解耦的振型方程:P。+[口叫j+(口。a)走。(prl2。1)。]y。+叫jy。=妒。l/’l(n=l,2,3)(3)式中:d=型(4“)COot旷曼(4其巾:善0l、COOl为安装黏弹性元什前第‘阶振型的阻尼比和圆频率;77为黏弹性元件的耗能冈子,将式(3)的阻尼项简化,令:2岛(U。=a叫j+(&。一a)是。(驴。2一。I)。假定外激励为单一谐波荷载-厂l=_厂0lsinot,式(3)的稳态解就可写为:k。瓦丽筹嘉si似n亿卅J叫HVlpn,-广z‘月叫H,其中:卢Fn/,臼Ftan一芒等由式(2)可得到上甲板位移的表达式为:、”‘(ujp,,j妒川.,(】令f0,,为上甲板位移响应的各阶振型分量的振幅值;p。3。ll,j)l(5)(6)(7)(9)3上甲板位移关于冰力的传递函数上甲板位移关于冰力的传递函数_,是优化结构参数达到减振目的的目际函数由式(9)_口I得到该

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