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海洋工程结构

/offshore engineering structure/
最后更新 2022-01-20
浏览 154
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在海洋岸壁或近海区域设置或建造的建筑物或构筑物。

英文名称
offshore engineering structure
所属学科
土木工程

海洋工程结构在海洋工程学科技术的划分上属于海洋工程装备设施技术中的海洋建设技术,主要包括:港口建构筑物、海岸防护建构筑物、海洋平台、海底建构筑物、功能性建构筑物等。

港口建构筑物主要包括码头、突堤、挡土墙、岸壁、干船坞和助航设施(如浮标、航标、导航灯塔)和船闸等。码头和突堤有透空式结构和实体式结构。

海岸防护建构筑物主要包括防波堤、突堤、海塘、护岸等。从结构受力特征可分为刚性结构、半刚性结构和柔性结构,从使用的材料可分为混凝土结构、钢结构、木结构、石结构等。

海洋平台主要包括移动式平台、固定式平台和半固定式平台3大类(见海洋平台)。

海底建构筑物和功能性建构筑物主要包括:海底输油管线、海洋潮汐和温差电站、海底隧道、海洋观察站、海洋观光站及海上飞机场等。

海洋工程结构与陆上结构最大的区别在于其所处的环境相当恶劣,必须充分考虑海洋环境条件对结构的综合影响。

环境条件的随机性大。海洋环境条件是指海洋气象和水文条件以及地貌和地质条件。气象和水文条件一般包括风、波浪、海流、温度、海水盐分、冰冻以及地震等。由风、波浪、海流以及冰冻和地震所引起的力是海洋工程结构设计的主要荷载,它们都具有强度大、方向多变的随机动力性质。海水温度和盐分以及海生物的附着,不仅影响海洋工程的使用期限,而且也影响结构的力学性能。海底地貌和地质、地基条件与结构的稳定性有密切关系,是确定海洋工程结构基础尺寸的主要依据。

结构设计安全度要求高。海洋工程结构通常都是供某一专门目的而设置的,因此结构首先必须满足工艺使用的要求。其次,为了减少结构的材料用量和造价,应最大限度利用空间、紧凑布置。此外,海洋工程结构在建造过程中和使用阶段应具有足够的强度、刚度和稳定性。由于海洋情况复杂以及极端环境变化的偶然性,不易获得可靠的设计计算参数,海洋工程结构在传统上设计得比陆上结构更保守些,结构会有更多的冗余构件,以防止一套受力构件失效时不至于引起结构突然倒塌。

海洋环境远比陆上恶劣,施工条件非常受限,现场施工的时间越短则节省的投资越多,环境条件引起的施工困难往往会导致建设方和设计方被迫放弃理想设计而采取折中方案。

为了尽量缩短海上作业时间,大部分海洋工程结构都是在坞内(或港湾内)预制成形,然后拖运和下沉就位。为了满足结构的预制、拖运、安装等工作的要求,应选择具备一定施工条件的避风海湾为海洋工程结构制造基地,并靠近有足够水深和一定宽度的工作水域和航道。

海洋工程结构的施工,需要依靠各种工程船舶,并且经常需要潜水人员进行水下作业和检查观测。另外,一般要求在环境条件相当平稳时进行,同时必须采取抵抗风暴突然袭击的安全措施,以确保与陆上基地的通信联络。

  • 盖斯维特.海洋环境与建筑物设计.北京:海洋出版社,1992.

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