混凝土浮式海上风机平台极限状态可靠性评估与结构优化研究

本文针对混凝土浮式海上风机（C-FOWT）平台，提出了一种集成全耦合结构分析、响应面建模和概率可靠性评估的创新框架。研究通过一阶可靠性方法（FORM）识别了极限状态（ULS）下影响安全裕度的关键随机变量，揭示了不同配筋与混凝土属性的潜在失效模式，为超越传统确定性规范、实现结构优化设计提供了重要指导。

　　

Highlight

Structural reliability analysis method

结构系统的不确定性和随机性必须在工程设计中加以考虑。结构可靠性分析的基本问题是估计结构的失效概率（P_f），这等价于不良性能发生的概率。它可以用性能函数表示为：

G(R, Q) = R - Q

或

G(R, Q) = R/Q - 1

P_f = P(R - Q < 0) = P(G < 0) = ∫_g<0 f_X(X) dX

其中 R 代表抗力，Q 代表荷载效应，f_X(X) 是随机变量 X 的联合概率密度函数。

Numerical model technique

本节通过比较混凝土板的结构行为（包括主应力、剪应力和位移分布）来验证 ShellDesign 中采用的数值建模技术。进行了一个案例研究来验证数值模型，其中一块具有相同配筋配置的固定双向板分别在 ShellDesign 和 ABAQUS 中进行了建模。该板长宽均为 10 米，厚度为 0.5 米，在所有边缘均被约束...

Concluding remarks

本研究强调不确定性建模和可靠性评估，以在各种随机变量影响下增强 C-FOWT 的结构可靠性，从而指导和改进设计实践。基于分析可以得出以下结论：

• •
  1. 1.
     在所有评估的构件（抗剪钢筋、普通钢筋和混凝土）中，外层钢筋和混凝土表现出最低的可靠性指标，表明这些元素是关键的...