海洋工程結構

海洋工程結構

在近海區域設置或建造的工程構築物。例如:海洋石油鑽井、採油、儲油及系泊平台(見海洋平台),海底輸油管線,海洋潮汐和溫差電站,海底隧道,海洋觀察站,海上導航燈塔,海洋觀光站及海上飛機場等。海洋工程是一門新興的綜合性學科,涉及的範圍較廣,隨著海洋的開發和利用,海洋工程種類將越來越多。

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特點 海上自然環境條件遠較陸地惡劣,海洋工程結構的規模也比陸上結構物大,因此其設計和建造具有以下特點:
環境條件的隨機性大 環境條件通常指氣象和水文條件以及地貌和地質條件。海洋環境條件具有很大的隨機性,對海洋工程結構的設計和建造影響很大。氣象和水文條件一般包括風、波浪、海流、溫度、海水鹽分、冰凍以及地震等。由風、波浪、海流以及冰凍和地震所引起的力是海洋工程結構設計的主要荷載,它們都具有強度大、方向多變的隨機動力性質(見海洋工程結構荷載)。海水溫度和鹽分以及海生物的附著,不僅影響海洋工程的使用期限,而且也影響結構的力學性能。海底地貌和地質、地基條件與結構的穩定性有密切關係,是確定海洋工程結構基礎尺寸的主要依據。
結構設計安全度要求高 海洋工程結構通常都是供某一專門目的而設置的,因此結構首先必須滿足工藝使用的要求。其次,為了減少結構的材料用量和造價,應最大限度利用空間、緊湊布置。此外,海洋工程結構在建造過程中和使用階段應具有足夠的強度、剛度和穩定性(見海洋平台穩性)。由於海洋情況複雜,設計時不易獲得可靠的數據,因此除選用100年一遇或50年一遇的環境條件作為設計依據外,其設計安全度也比陸上建築物定得高些。
結構尺度及計算 海洋工程結構往往深入水下直達海底(浮式除外),因此,結構尺度比陸上建築物大得多。圖示某混凝土平台與英國倫敦議院塔和紐約聯合國大廈的比較。北海一座約183米(600英尺)高的海洋重力式平台的高度相當於一座近60層的大樓。
海洋工程結構
海洋工程結構
海洋結構屬於高次超靜定空間結構,結構分析極為複雜,目前多採用有限元法用電子計算機進行計算。
施工方法 海上施工條件遠比陸上差,縮短海上作業時間顯得十分重要,因此大部分海洋工程結構都是在塢內(或港灣內)建造或灌築,然後拖運和下沉就位。海洋工程結構施工和使用時,經常需要潛水人員進行水下作業和檢查觀測。
海洋工程結構的施工,需要依靠各種工程船舶,如:駁船、拖輪、起重船、挖泥船、打樁船、鋪管船等。海上施工一般要求在環境條件相當平穩時進行。同時必須採取抵抗風暴突然襲擊的安全措施。確保與陸上基地的通訊聯絡。為了滿足結構的預製、拖運、安裝等工作的要求。應選擇具備一定施工條件的避風海灣為海洋工程結構製造基地,並靠近有足夠水深和一定寬度的工作水域和航道。