哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
近年来，随着我国经济的快速发展，海洋资源的重要性逐渐凸显，储油罐
导管架式平台是海洋油气资源开发的重要基础性设施。冰水域海洋平台结构时
常处于十分复杂和恶劣的环境当中，其中包括地震作用及季节性海冰带来的威
胁。为保障海洋平台结构的安全运营，需开展冰区储油罐平台结构地震作用下
动力响应研究。针对此问题，本文研制了符合渤海海冰环境下的非冻结模型平
整冰，利用模型冰水池开展了储油罐平台结构的水下振动台试验，并建立了地
震作用下冰区储油罐平台结构动力响应数值模型。基于数值模型和试验相结合
的方法进行了地震作用下冰区储油罐平台结构的动力响应分析。本文具体研究
工作和结论如下：
（1）统计和分析渤海海冰的物理指标和力学性能，确定模型冰的各项参
数并研制非冻结模型冰。通过模型冰实验水池，开展平整冰固结下储油罐平台
结构水下振动台试验，获得了储油罐平台结构水中振动反应规律，确定了固结
冰对储油罐平台结构动力响应的影响规律。
（2）采用S-ALE数值方法建立了地震作用下固结冰区储油罐平台结构动
力响应的数值模型。本数值模型进行了网格无关性检验，并通过试验数据与数
值模拟结果的对比分析，验证了数值模型的可靠性。
（3）基于地震作用下固结冰区储油罐平台结构动力响应的数值模型，对
储油罐平台结构进行了模态分析，开展了地震作用下冰区储油罐平台结构的动
力响应研究，获得了地震作用下储罐液深、冰厚以及海冰堆积等因素对平台结
构动力响应的影响规律。
关键词：储油罐平台结构；模型冰；水下振动台；流固耦合；动力响应
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofChinaseconomy,theimportance
ofmarineresourceshasbecomeincreasinglyprominent.Oilstoragetankplatform
structuresplayafundamentalroleinthedevelopmentofoffshoreoilandgas
resources.Thesestructuresoftenfacecomplexandharshenvironmentsinice-prone
regions,includingthethreatofseismicexcitationandseasonalseaice.Toensurethe
safeoperationofoffshoreplatformstructures,itisnecessarytoconductresearchon
thedynamicresponseofoilstoragetankplatformsinicezonesunderseismic
excitation.Inaddressingthisissue,thisstudydevelopedanon-freezingmodelice
thatisrepresentativeoftheBohaiSeaiceenvironment.Subsequently,underwater
vibrationtabletestswereconductedontheoilstoragetankplatformstructureusing
themodeliceinamodelicepool.Anumericalmodelwasalsoestablishedtosimulate
thedynamicresponseoftheoilstoragetankplatformstructureunderseismic
ex