基于LRFD方法的海洋结构物局部强度分析.pdf

ＮＡＶＡＬ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ＡＮＤ ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　 船舶与海洋工程２０２２ 年第３８ 卷第２ 期（总第１４４ 期）
ＤＯＩ：１０． １４０５６ ／ ｊ．ｓｉｓｔａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ，ＬＲＦＤ）方法对其中的局部结构进行强度分析的过程。
１　 ＬＲＦＤ 方法简述
自２０ 世纪７０ 年代起，各国陆续开始对ＬＲＦＤ 方法进行研究，其中：挪威船级社（Ｄｅｔ Ｎｏｒｓｋｅ Ｖｅｒｉｔａｓ，
ＤＮＶ）于１９７７ 年制定了基于ＬＲＦＤ 方法的海洋平台设计规范，于１９９５ 年推出了基于该方法的导管架平台极
限强度和可靠性分析指南［１］，随后又陆续推出了基于该方法的近海钢结构设计通用规范［２］，以及相对细化的
收稿日期：２０２０１１０６
作者简介：李宝功，男，工程师，１９８５ 年生。２００８ 年毕业于哈尔滨工程大学船舶与海洋工程专业，现主要从事结构设计分
析工作。１２ 船舶与海洋工程２０２２ 年第２ 期
柱稳式平台、自升式平台和张力腿平台设计规范；美国石油学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＡＰＩ）制定了针
［３］
对固定式平台的ＬＲＦＤ 方法指导规范ＡＰＩ ＲＰ ２Ａ ＬＲＦＤ。ＬＲＦＤ 方法以结构可靠性理论为基础，其基本思
想是：首先，以概率统计的方式分析各种因素使材料破坏的概率；其次，根据分析结果使对应载荷放大不同的
倍数，并将其应用到对应要求的结构极限状态中，使其成为结构的实际工作应力；最后，比较材料强度与实际
工作应力的大小，使材料强度大于实际工作应力与应力放大系数的乘积。
结构的极限状态是指整体结构或部分结构超过规定设计要求的条件，分为承载力极限状态（Ｕｌｔｉｍａｔｅ
Ｌｉｍｉｔ Ｓｔａｔｅｓ，ＵＬＳ）、偶然极限状态（Ａｃｃｉｄｅｎｔａｌ Ｌｉｍｉｔ Ｓｔａｔｅｓ，ＡＬＳ）、疲劳极限状态（Ｆａｔｉｇｕｅ Ｌｉｍｉｔ Ｓｔａｔｅｓ，ＦＬＳ）和
工作极限状态（Ｓｅｒｖｉｃｅａｂｉｌｉｔｙ Ｌｉｍｉｔ Ｓｔａｔｅｓ，ＳＬＳ）等４ 种。每种极限状态都对应特定的载荷和载荷系数，设计结
构的强度校核由此而来。由于充分考虑到了环境荷载的影响，ＬＲＦＤ 方法具有较强的地域性。例如，ＡＰＩ ＲＰ
２Ａ ＬＲＦＤ 是基于墨西哥湾的海洋环境条件数据和海上平台设计实践确定的，ＤＮＶ ＧＬ Ｏｆｆｓｈｏｒｅ 规范是基于挪
威北海海域的工作条件确定的，这些规范对这２ 个海域的载荷阻力系数有明确的标定。对于其他海域，由于
海洋环境条件数据不同，沿用这些规范中的载荷系数进行结构设计不一定准确，必须根据所在海域的特点对
载荷系数进行标定［４］，采用新的载荷系数进行分析。下面以某深水半潜式海洋平台中的推进器基座有限元
分析过程为例，详述基于ＬＲ