半潜式平台横向开闭极限强度的时变可靠性分析

钱呈龙 赵 南 王 璞 李钧晖 吴剑国

（1.浙江工业大学 土木工程学院 杭州310023；2.中国船舶科学研究中心 无锡214082；3.中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）

引 言

半潜式平台在使用期间由于风浪和海水的作用，必然会受到疲劳和腐蚀的影响，而这些疲劳裂纹扩展以及构件厚度降低会导致平台结构极限强度减小，使平台的可靠性随时间而降低。现今对于船体在疲劳和腐蚀作用下的时变可靠性研究工作较多，例如：刘益清［1］分析计算了船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性；施兴华［2］使用上穿率法，对舰船结构的时变可靠性进行了分析计算。

然而，针对半潜式平台结构时变可靠性的研究工作相对较少。考虑到随机变化的腐蚀和疲劳裂纹影响，本文将半潜式平台结构横向开/闭的极限强度视为一个随机过程，采用上穿率法［3］进行分析，通过并联系统的方法来计算其时变可靠性，并且与瞬时可靠性作对比分析。

1 半潜式平台的极限强度时变模型

1.1 疲劳裂纹影响模型

平台结构构件有效宽度减小主要是由裂纹扩展导致，进而使得结构的极限强度降低。在疲劳分析中，一般引入有裂纹存在的初始条件，在此基础上，采用Paris-Erdogan方程［4］来建立疲劳裂纹扩展模型：

1.2 腐蚀影响模型

腐蚀作用会使平台结构构件的厚度减小，导致结构极限强度降低，本文采用一般的腐蚀模型［6］：

式中， 为t时间内受腐蚀的厚度，mm；C1为年腐蚀率［5］，mm/a；C2的取值范围是1/3～1，本文取值C2= 1.0； t0为防腐涂料的寿命，a。

1.3 半潜式平台结构极限强度

半潜式平台在计算横向闭合极限承载力时主要考虑的是整体失稳，而在计算横向闭合极限承载力时的整体失稳主要体现在底部横撑的整体受压屈曲破坏。……