海洋工程结构物
土木工程中的海洋结构物设计与施工
土木工程中的海洋结构物设计与施工近年来，海洋结构物的发展在土木工程领域扮演着越来越重要的角色。
海洋结构物包括海上平台、海底隧道、海上桥梁等，为了确保这些结构物的安全和可持续发展，设计与施工必须合理且精确。
本文将探讨土木工程师在海洋结构物设计与施工中所面临的挑战与解决方案。
首先，海洋结构物的设计必须考虑到海洋环境的复杂性和不确定性。
海洋环境包括海浪、洋流、潮汐等因素，这些因素对结构物的荷载和动力响应产生重要影响。
因此，在设计海洋结构物时，土木工程师需要进行详细的环境分析并合理考虑这些因素。
例如，利用数值模拟技术模拟海洋环境，并根据模拟结果调整结构物的参数以提高抗风浪和抗洪流能力。
其次，在施工阶段，海洋结构物的建设具有一定的特殊性。
与陆地结构物相比，海洋结构物施工更加复杂且困难。
海上平台的构建需要海底沉箱的沉放和液压抬浮技术等复杂操作。
海底隧道的建设需要考虑地质条件和泥浆平衡的问题。
这些都需要土木工程师具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。
同时，确保施工安全也是工程师们必须重视的问题。
他们需要考虑大浪、恶劣天气等因素对施工过程的影响，并采取相应的预防措施。
为了确保海洋结构物的持续运行，确保工程可靠性和安全性，正常维护和检修工作也至关重要。
海洋结构物的维护通常面临许多挑战，例如海洋环境的腐蚀、海洋生物的侵蚀等。
对于这些问题，土木工程师需要采取相关措施，例如使用防腐涂层材料，定期检查结构物的完整性以及修补已有的损坏。
此外，土木工程师在海洋结构物设计与施工中还需考虑环境保护和可持续发展。
海洋是地球上最宝贵的自然资源之一，保护海洋生态环境至关重要。
在设计阶段，工程师需要遵守相关的环境保护法规，减少对海洋生态环境的干扰。
在施工阶段，他们需要采取相应的措施，例如使用环保建材，减少污染物的排放等。
综上所述，土木工程师在海洋结构物设计与施工中面临诸多挑战，但这也为他们提供了机遇。
通过深入研究海洋环境和结构物的特点，灵活运用数值模拟技术和施工方法，以及注重环境保护和可持续发展，他们能够设计出更加安全可靠的海洋结构物。
海洋工程结构物和海上石油天然气开采企业的具体范围
海洋工程结构物和海上石油天然气开采企业的具体范围1. 海洋工程结构物的种类海洋工程结构物通常指的是建造在海上的任何类型的结构物，包括人造岛屿、海上风力发电站、海底隧道和桥梁、海上巡逻塔和油田平台。
以下是几种常见的海洋工程结构物：1.1 混凝土浮式结构混凝土浮式结构是一种广泛使用的海洋工程结构物，通常用于建造浮式的钻井平台、生产平台、卸油平台和储油罐。
这种结构物的设计旨在能够承受大风浪和海浪的侵蚀。
1.2 油气生产平台油气生产平台是一种常见的海上石油天然气开采企业的设备，通常由混凝土、钢铁或混合材料制成，可以在海底或海面上进行。
它们的主要作用是提取和处理海底油气资源。
1.3 海上风力发电站海上风力发电站是一种利用海洋风力发电的设备，通常由大型风车、混凝土或钢铁制成。
它们的设计旨在可以承受恶劣的海洋环境并为国家或地区提供可再生能源。
2. 海上石油天然气开采企业的具体范围海上石油天然气开采企业的范围包括所有从海洋中开采油气的公司或组织。
这些企业通常拥有或租用油气生产平台，通过海洋管道将油气输送回岸上或船上。
海上石油天然气开采企业的范围也包括所有相关的辅助企业，包括采矿工程公司、供应商、运输公司和海洋保护工程公司等。
3. 海上石油天然气开采企业的影响海上石油天然气开采企业对海洋环境和海洋生态系统产生了一定的影响。
例如，海底生态系统可能会被破坏，水质可能会受到污染，部分海洋生物的栖息地可能会被破坏。
此外，海上石油天然气开采企业也会对当地社区产生一定的影响。
它们可能会创造就业机会和带来经济效益，但与此同时，它们也可能改变当地文化和生活方式。
4. 总结海洋工程结构物和海上石油天然气开采企业在各个领域都扮演着重要角色。
它们为人类提供了有价值的资源和服务，但与此同时，它们也需要我们认真考虑它们对环境和社会的影响。
为了更好地保护海洋环境和人类社区，我们需要对这些结构物和企业实施有效的监管和管理。
海洋工程结构物的设计与施工技术
海洋工程结构物的设计与施工技术海洋工程是指建设在海洋、沿海以及深海的物流、能源、交通、水利等综合利用的工程。
海洋工程结构物的设计与施工技术是海洋工程的重要组成部分。
本文将从海洋工程结构物的分类、设计与施工技术等方面进行介绍。
一、海洋工程结构物的分类海洋工程结构物包括以下几类：1. 海上及浅海平台2. 海上油轮3. 海上塔式风力发电设施4. 海上桥梁5. 海底隧道6. 海上天然气输送管道7. 海上石油输送管道二、海洋工程结构物的设计海洋工程结构物的设计要考虑到以下几方面的因素：1. 环境因素海洋环境复杂多变，设计时必须考虑海洋的气候、波浪、潮汐、风速等自然因素。
同时也要考虑海底的地质构造、海水的化学成份以及海洋生态环境等多个因素。
2. 结构强度海洋工程结构物在使用过程中要承受巨大的海浪、风力等各种力的作用，结构强度的设计十分重要。
3. 材料选择海洋结构物的材料选择要考虑到海洋环境的腐蚀、侵蚀等问题。
同时，由于海面氧气含量较低，钢材、混凝土等耐蚀性材料的选择也是至关重要的。
4. 渗透防水措施海洋结构物在使用过程中会受到海水渗透对结构的侵蚀，设计防水措施是重要的一环。
三、海洋工程结构物的施工技术海洋工程结构物施工的难度极大，施工环境极易受自然因素影响，而且要求施工质量极高。
1. 海上施工技术海洋结构物的海上施工技术是一项特殊的技术。
在现代化海上施工中，通过使用现代化工程船和钢结构起重机、水下焊接技术等现代化技术来提高施工效率和质量。
2. 海底施工技术海底施工技术又可分为两部分，一是地面施工，包括预制吊放、吊装和安装等工序。
另一部分是水下施工，包括沉管、钻孔、水下焊接、水下切割等工艺。
3. 安全施工安全施工是海洋工程的基础，要进行全面的考虑，明确所属岛屿之间的强制防瞬时强风伸缩式罩体、吹扫方式等技术安装方法，防范岩屑等重要问题。
四、海洋工程结构物的维护与检测海洋环境的复杂性使得海洋工程结构物受到了极大的威胁，特别是当极端海况遭受到攻击时，应及时进行维修和检查。
海洋工程结构物疲劳强度评估指南
附录 1 S-N 曲线疲劳评估中对应的节点分类.......................................................52
第 1 节 本附录采用的节点分类.................................................................................52
第 4 章 疲劳安全系数 .............................................................................................33
第 1 节 一般规定.........................................................................................................33
第 5 章 简化疲劳分析方法 .....................................................................................35
第 1 节 一般规定.........................................................................................................35 第 2 节 数学推导.........................................................................................................35 第 3 节 简化疲劳方法在导管架式固定海上设施中的应用 .....................................38
船舶与海洋工程结构物构造
2、横 梁
甲板结构中的横向构件统 称为横梁，设置在每档肋 位上
横梁的主要作用是支持甲 板板，并将甲板的横向载 荷传给舷侧和甲板纵桁
横梁按其设置位置和尺寸 大小可以分为4种
➢ 普通横梁 ➢ 半横梁 ➢ 舱口端横梁 ➢ 强横梁
2.1 普 通 横 梁
3、甲板纵桁和舱口纵桁
舱口纵桁是位于舱口两 边的那段甲板纵桁，为 了防止吊货时磨损绳索， 通常采用组合角钢，即 在相互垂直的腹板和面 板的交角处焊接一圆钢， 纵桁面板应偏向舷侧一 边。
舱口纵桁的作用是增加 舱口处的强度。
4、甲板横梁与肋骨梁肘板的连接
横梁与肋骨、甲板纵桁必须用肘板牢固的 连接，以增强节点处的刚性，并能相互传 递作用力。
层支柱传来的集中力等。一般集中力的 数值较大，由强横梁、甲板纵桁、支柱 等直接承受。
二、甲板结构的结构形式
甲板大部分是单层板架结构。 按骨架设置形式分为纵骨架式甲板结构和横
骨架式甲板结构。 甲板上有货舱口、机舱口等大开口及相关建
筑，结构比较复杂。 连续的上甲板主要承受总纵弯曲应力，所以
大型船舶普遍采用纵骨架式结构。 下甲板主要承受横向载荷，大多采用横骨架
式结构。
三、横骨架式甲板结构
横骨架式甲板结构的横向 强度好，制造方便。
横骨架式甲板结构适用于 小型船舶，内河船甲板， 大中型船舶的下甲板、平 台甲板、上甲板首尾区域 等。
横骨架式甲板结构由甲板 板、横梁和甲板纵桁等构 件组成。
1、甲 板 板
➢船舶的主体部分设有一层或几层全通甲板 ➢小型舰船仅有一层甲板 ➢大型船舶根据使用要求往往设置二层或多层
船长超过150m或纵骨采用高强度钢时，离船底 和强力甲板0.1D范围内的舷侧纵骨应连续穿过 水密横隔板。
05.海洋工程环境学 海洋结构物种类
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
1
“P-36”号半潜平台
①事故主要是由于安装在右舷尾部立柱内第四层甲板处 的应急排放罐超压爆炸。当时进入应急排放罐维修状态， 为安全起见罐的排气孔已被关闭，油水进人罐体后，压力 持续增高，造成超压爆炸。
②爆炸造成应急罐周围设备损坏，海水管线破损，海水 进人立柱第四层甲板空间，同时，应急排放罐爆炸后大量 天然气逸出进入立柱体内。
0.2 FPSO
0.2 钻进船
0.2 钻进船
历史上的重大海洋结构物事故
时间
地点
平台类型
遇难 事故原因
1969年2月 1979年11月 1980年3月
1982年2月 1983年10月 1988年7月 2001年3月 2010年4月
渤海
“渤海2号”导管架平台 0
渤海
“渤海2号”自升式平台 72
海洋工程环境学
DYNAMICS OF OCEAN ENVIRONMENT
0.2 海洋结构物种类
防波堤
海岸结构物 海洋平台 水面船舶
海堤 护岸 丁字坝 突堤
深潜器
防0.2波海堤洋结构物
防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港 口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑 物。防波堤还可起到防止港池淤积和波浪冲蚀岸线的作用。
墨西哥湾 “基兰”号半潜平台
123
纽芬兰海 “OceanRanger”半潜平台 84
莺歌海 “爪哇海”号钻井船
81
北海
“Piper alpha”导管架平台 167
巴西
“P-36” 半潜式平台
10
墨西哥湾 “深水地平线”半潜式平 11 台
海洋工程结构环境
目前，人们已经 可以用仪器对海底地 貌进行连续扫描并记 录下来。从地质构造 看，在大陆和海洋之 间，有一个接触区， 称为过度带或者大陆 边缘，其外面为大洋 底。如图1所示。
图1. 海底地貌
过度带可分为：大陆架、大陆坡、大陆裙。
(1)大陆架 指被海水淹没的大陆部分，水深：0-200米。 是目前已发现的油气储藏最为丰富的区域。 大陆架土质分为三层:表层、盖层和基地层。 表层主要为：来自大陆的松散沉积物；
五．海冰
在寒冷结冰海域，海冰可能是结构设计的控制因素，即 冰载荷大于其它流体载荷。
1、海冰的分类
根据海冰的运动状态，可以将海冰划分为：
浮 冰：不与任何固定物体或者海底连接，在风和流驱动 下漂浮运动的冰。
固定冰：没有水平方向运动，仅有垂向升降。
一般说，对于海洋结构物构成威胁的主要是浮冰，尤其 是冰排。
（2）风海流
海风吹动海面，引起风海流。
（3）密度流、盐水流等梯度流
由于海水温度、含盐量、密度等不均匀引起的海水的流动。 风引起的流速与海区的遮蔽状况有关，对于不同海区，风引起 的海流流速由风速的百分数表示，根据统计资料，如下区域风生流 流速大约为： ♣ 渤海湾、黄海：2.5%风速 ♣ 南海 30 海里：4%风速 ♣ 海南岛东岸：（5~8）%风速
♣ 台风：热带地区海洋上空的热带气旋猛烈发 展形成的急速旋转的气流运动。
对于海洋结构最具威胁的是寒潮大风和台风。
23
2.风参数
风的参数包括风速和风向。
（1）风速
风的强度用风速来表示。距离海面不同高度处，风的
速度不同。距离海面5-10米的高度处，约为不受地面影
响的几公里高度处风速的0.67倍。风速比与高度比的关系
船舶与海洋工程结构物构造
1.2 甲 板 板 的 布 置
在首尾端，由于甲板宽度减小，甲板列板的数 目也要相应的减少，故可以将钢板沿横向布置
在大开口之间也可将钢板沿横向布置
1.2 甲 板 板 的 布 置
甲板布置时，甲板板的边缝不宜设于大开口的 四角，板缝与舱口横端至少应相距500mm
甲板板排列时，应注意甲板上下构件的位置， 避免甲板板缝与这些构件的焊缝相重合或太接 近，一般要求两者的间距大于50mm
六、双层纵骨架式舷侧结构
现在大型船舶多采用双壳纵骨架式舷侧结构
双壳纵骨架式舷侧结构的组成 ➢ 舷侧外板 ➢ 内壳板(纵舱壁) ➢ 强肋骨（横隔板） ➢ 纵骨 ➢ 平台（甲板）
舷侧纵骨
舷侧纵骨一般采用球扁钢或T型材，沿船深方 向等间距均匀布置。
舷侧纵骨遇水密横隔板时，如在水密横隔板处 切断，应该用肘板与横隔板连接。
在舱口之间的甲板板，由于被舱口切断，不参 与总纵弯曲，其厚度较薄些
2、横 梁
甲板结构中的横向构件统 称为横梁，设置在每档肋 位上
横梁的主要作用是支持甲 板板，并将甲板的横向载 荷传给舷侧和甲板纵桁
横梁按其设置位置和尺寸 大小可以分为4种
➢ 普通横梁 ➢ 半横梁 ➢ 舱口端横梁 ➢ 强横梁
2.1 普 通 横 梁
采用腹板焊接型切口的节点形式。它 是在肋板上开切口让纵骨穿过，骨材 腹板的一侧与肋板焊接。
采用具有非水密衬板型切口的节点形 式。它是在腹板焊接切口的基础上加 上非水密衬板的连接形式，可用于承 受较大载荷处。
纵骨与水密肋板连接
纵骨穿过水密肋板，用衬板封焊起来。 当船长大于200m时，必须采用此结构 形式。
内壳板的纵骨间距与舷侧纵骨间距相同， 遇横隔板的连接方式同舷侧纵骨
海洋工程结构疲劳规范
FATIGUE ASSESSMENT OF OFFSHORE STRUCTURES,ABSRP-C203 RP-C206 DNV海洋工程结构物疲劳强度评估指南, CCSABS确定疲劳损伤的方法：1，Deterministic Method依赖于S-N曲线，对应恒幅应力2，Palmgren-Miner Rule线性损伤累计理论，对应变幅应力规范中关于海洋工程结构物疲劳评估方法主要讲了以下几个方面：1. 基于S-N 曲线的疲劳应根据不同的疲劳寿命计算方法计算获得相应的应力值，如下表。
在计算海洋工程结构物的疲劳寿命时，由于结构物往往具有多个工况且各工况在服役期间所占时间比例不同。
因此，应对每一种需考虑载荷工况分别计算损伤度。
然后再按照各种工况在评估目标服役期中的比例加权计算总的损伤度。
当结构服役期间有过不同的用途时，则应考虑不同用途所造成的疲劳损伤的累积。
例如，当海上浮式生产装置是由油船改装而成时，则在评估该海上浮式生产装置的剩余疲劳寿命时，要扣除该船作为油船使用时已经造成的疲劳损伤，且应注意以下要求：（1）当计算过去服役期中的疲劳损伤时，应采用该船过去实际航行路线的波浪海况，而不该像对新造油船一样采用假定航线的波浪海况。
（2）当计算该油船在过去服役期的疲劳累积损伤，要考虑该船的航速，即在计算应力幅值响应算子（RAOs）和应力循环次数时要采用遭遇频率。
2.应力集中系数和热点应力计算在船舶与海洋工程实践中，对于板件结构的对接焊缝、T型节点和十字节点、以及圆管对接节点通常可采用名义应力法进行疲劳寿命计算。
对船体结构中典型节点进行疲劳寿命计算时，节点的应力集中系数可参考CCS《船体结构疲劳强度指南》中相关内容。
热点应力也可以采用其他公认的合理方法求得，但需经过CCS 的认可。
对多平面管节点的通常处理方式是假设各个平面间的管节点互不影响，从而当成简单管节点计算。
但是，在有些情况下，不同平面间的管节点相互影响很严重，这种相互影响会使得管节点的应力集中系数发生很大改变。
海洋工程的结构类型
海洋工程的结构类型
海洋工程的结构型式很多，常用的有重力式建筑物、透空式建筑物和浮式结构物。
重力式建筑物适用于海岸带及近岸浅海水域，如海提、护岸、码头、防波堤、人工岛等，以土、石、混凝土等材料筑成斜坡式、直墙式或混成式的结构。
透空式建筑物适用于软土地基的浅海，也可用于水深较大的水域，如高桩码头、岛式码头、浅海海上平台等。
其中海上平台以钢材、钢筋混凝土等建成,可以是固定式的，也可以是活动式的。
浮式结构物主要适用于水深较大的大陆架海域，如钻井船、浮船式平台、半潜式平台等，可以用作石油和天然气勘深开采平台、浮式贮油库和炼油厂、浮式电站、浮式飞机场、浮式海水淡化装置等。
除上述3种类型外,近10多年来还在发展无人深潜水器，用于遥控海底采矿的生产系统。
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全球海洋石油蕴藏量约1000多亿吨，其 中已探明储量为380亿吨，占全球资源总 量的1/3。
近30年来，世界海洋石油产量、探明储 量的增长幅度，海上均超过陆上。
海洋油气开发主要结构形式
自升式 钻井平台
半潜式 平台
张力腿平台
Spar Platform
抗风浪网箱
1.2 港工物模试验
海洋工程环境：
码头； 防波堤； 护岸； 船台滑道和船坞等。
大窑湾港区规 140 120 100
80 60 40 20
0
首行WTI收盘价格走势图
2000年～2008年9月
2000年1月 2000年5月 2000年9月 2001年1月 2001年5月 2001年9月 2002年1月 2002年5月 2002年9月 2003年1月 2003年5月 2003年9月 2004年1月 2004年5月 2004年9月 2005年1月 2005年5月 2005年9月 2006年1月 2006年5月 2006年9月 2007年1月 2007年5月 2007年9月 2008年1月 2008年5月 2008年9月
海洋结构物
2012年3月20日
1.1 港口工程概述
全球人口密度分布
1.1 港口工程概述
联合国《21世纪议程》记载，全世界一半以上的人口居住在 海岸线62km以内的地方，到2020年全球从长45万km的海岸带 上人口居住比例将提高到四分之三。
1.1 港口工程概述
港口水工建筑物是港口的重要组成部分,一般包括：
中心～港口、海岸及近海、海洋工程建筑物 环境～风、浪、潮流、冰、水深
• 一个是对于那些尚未描述或未理解现象， 提供最直接的研究手段；
• 另一个是获得那些非常复杂的至今尚不 能用理论方法解决现象的第一手资料；
• 第三是证实（或者推翻）某些理论假说， 以期建立更符合实际的理论。
Thank you for attention!