張大勇，岳前進，2，許 寧，婁春娟，劉力吉

（1大連理工大學 海洋科學與技術學院，遼寧 盤錦 124221；2大連理工大學 工業(yè)裝備結構分析國家重點實驗室，遼寧 大連116023；3國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連116024；4渤海裝備研究院 海工分院，遼寧 盤錦124221）

冰激自升式鉆井平臺的動力響應分析

張大勇1，岳前進1，2，許 寧3，婁春娟1，劉力吉4

（1大連理工大學 海洋科學與技術學院，遼寧 盤錦 124221；2大連理工大學 工業(yè)裝備結構分析國家重點實驗室，遼寧 大連116023；3國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連116024；4渤海裝備研究院 海工分院，遼寧 盤錦124221）

由于冰荷載研究的限制，冰區(qū)自升式鉆井平臺尚未形成基于動冰力響應分析的結構設計。為了合理地開展自升式平臺結構的抗冰概念設計與安全評價研究，冰荷載下自升式鉆井平臺的動力響應分析是十分必要的。該文首先分析該類柔性結構在動冰荷載下的動力特性；其次，結合開展的自升式平臺冰荷載模型實驗研究，明確帶齒條樁腿的自升式平臺冰荷載作用形式；最后，對渤海某自升式鉆井平臺在典型冰況下進行冰振動力響應分析。文中的研究對冰區(qū)自升式鉆井平臺抗冰設計及冰振安全評估提供了合理的參考。

自升式平臺；冰荷載；動力特性；冰振響應

0 引 言

自升式鉆井平臺屬于海上移動式平臺，由于定位能力強和作業(yè)穩(wěn)定性好，在渤海及極地的寒區(qū)油氣開采中得到了廣泛應用。樁腿是自升式鉆井平臺設計的關鍵，當作業(yè)水深增加時，樁腿的長度、尺寸和質量也迅速增加，平臺的作業(yè)和拖航狀態(tài)下的穩(wěn)性也隨之影響。樁腿的結構形式有柱體式和桁架式兩種。其中，柱體式樁腿由鋼板焊接成封閉式結構，在水線位置不是簡單的圓柱或斜面形狀，其兩側帶有齒條。在我國渤海及極地等較高緯度的海域，冰荷載是結構設計的控制荷載，冰板作用在這類結構上發(fā)生的破壞模式可能比圓柱結構上復雜得多。

冰區(qū)的石油開采中，導管架式和自升式是常見的兩種平臺。在結構形式上，兩者存在一定的差別。自升式鉆井平臺基礎淺，作業(yè)水深變化大（甲板可上下移動），上部質量比較大，且樁腿之間沒有撐桿連接。因此，較導管架平臺柔度比較大。目前，寒區(qū)柔性抗冰結構的設計仍處于靜力設計階段,即只考慮最大靜冰力或最大傾覆力矩是否能推倒結構，忽略了結構在動冰荷載下的性能，即動力失效模式?；趯Σ澈＿|東灣導管架平臺的多年現(xiàn)場監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)海冰會引起柔性抗冰結構明顯的動力放大現(xiàn)象，平臺的冰振響應顯著，對結構及上部作業(yè)人員和管匯系統(tǒng)造成一定的影響[1]。對于柔性抗冰結構，動冰荷載與冰激結構動力失效模式研究是結構動力設計的兩大瓶頸。一直以來，國內外學者將前者作為研究熱點問題。目前，在冰與直立結構相互作用的研究中主要有兩種觀點：一種是Peyton[2]、Matlock[3]、Engelbrekston[4]、Sodhi[5]等人主張的強迫振動模型；另一種是Blenkarn[6]、Maattanen[7]等人主張的自激振動模型。冰荷載研究最可靠的方法是利用布設在真實海洋結構和環(huán)境中的監(jiān)測系統(tǒng)，通過分析獲得的數(shù)據(jù)和信息建立冰荷載力學模型。從六十年代開始，國內外學者對各種抗冰結構的冰荷載進行了直接測量[8-10]，提出了相應的不同冰荷載模型。

渤?，F(xiàn)役的自升式鉆井平臺樁腿直徑在2-3 m之間，屬于柔性抗冰結構。海冰與帶齒條樁腿相互作用，冰的破壞模式以及齒條對冰力的影響還未開展研究。由于冰荷載研究的限制，冰區(qū)自升式鉆井平臺尚未形成基于動冰力響應分析的結構設計。為了合理地開展自升式平臺結構的抗冰概念設計與安全評價研究，對冰荷載下自升式鉆井平臺的動力響應分析是十分必要的。本文首先分析該類柔性結構在動冰荷載下的動力特性；其次，結合開展的自升式平臺冰荷載模型實驗研究，對比了相同直徑的帶齒條和光滑圓柱結構上的冰力，明確帶齒條樁腿的自升式平臺冰荷載作用形式；最后，對渤海某自升式鉆井平臺在典型冰況下進行冰振動力響應分析。本文的研究對冰區(qū)自升式鉆井平臺抗冰設計及冰振安全評估提供了合理的參考。

1 自升式鉆井平臺的動力特性分析

本文結合數(shù)值模擬和對導管架平臺的現(xiàn)場監(jiān)測，選取渤海某典型的自升式鉆井平臺和導管架式平臺，兩者均是四樁腿形式。通過對比分析，明確自升式鉆井平臺的結構動力特性。建模中選用的單元及單元的作用見表1。在建立有限元模型過程中，對真實的結構進行簡化處理,結構的簡化保證主體結構幾何形狀的真實性、結構的振動頻率和振型的真實性。

基于ANSYS數(shù)值模擬，自升式鉆井平臺和導管架式平臺的一階模態(tài)變形如圖1所示，前3階固有頻率如表2所示。

表1 平臺模型單元選取Tab.1 The selection elements of platform

表2 平臺的前3階固有頻率（Hz）Tab.2 The natural frequency of the platforms(Hz)

圖1 自升式鉆井平臺和導管架平臺的一階模態(tài)變形Fig.1 The deformation of jack-up drilling platform and jacket platform in the first order mode

圖2 導管架平臺的實測冰振位移與響應譜線Fig.2 The dynamic response and spectrum based on data monitored

由于自升式鉆井平臺在冰區(qū)的實際應用不多，國內外對該結構在冰振方面的監(jiān)測研究幾乎沒有。本文基于對導管架平臺的現(xiàn)場實測，得到結構響應譜線，圖2為實測的冰振響應及響應譜線。結構一階固有頻率實測值見表2括號里值，與計算值相差很小。

從數(shù)值模擬的結果可以發(fā)現(xiàn)，兩種結構的基頻分別為0.432 Hz、0.86 Hz，前3階模態(tài)振型均分別是X方向振動、Y方向振動、Z方向扭轉。兩者在振動特性上具有一定的相似性，屬于較柔的抗冰結構。因此，可以從導管架平臺的實測數(shù)據(jù)定性分析出自升式平臺在冰荷載作用下的動力特性。

基于導管架平臺的冰振實測分析，發(fā)現(xiàn)平臺在冰荷載作用下結構的能量主要集中在一階頻率上，而在高階上能量分布所占的比重很小。因此，在柔性抗冰平臺動力響應分析中，提取前幾階頻率即可保證足夠的計算精度。

通過對渤?？贡Y構的動力特性分析，可以發(fā)現(xiàn)抗冰導管架結構固有頻率大致在1-2 Hz范圍內；自升式鉆井平臺在操作狀態(tài)的結構固有頻率在0.5 Hz左右。而現(xiàn)場海冰監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，冰力能量譜頻率多數(shù)集中在0.5-2.0 Hz之間，如圖3所示。這樣，柔性結構固有周期與冰力周期十分接近，不可避免地存在冰激共振現(xiàn)象，動力效應明顯。

圖3 冰與直立結構作用的冰力能量譜Fig.3 The power spectrum of ice load

2 自升式鉆井平臺冰荷載分析

為了明確冰與帶齒條樁腿的自升式鉆井平臺相互作用的破壞形式，以及該類結構的冰荷載模型。以下首先結合開展的自升式平臺冰荷載模型實驗研究，對比相同直徑的帶齒條和光滑圓柱結構上的冰力，明確帶齒條樁腿的自升式平臺冰荷載作用形式；其次，利用渤海遼東灣直立抗冰平臺的多年現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定適合自升式鉆井平臺的冰荷載模型。

2.1 自升式平臺冰荷載模型實驗

2.1.1 模型實驗系統(tǒng)

自升式鉆井平臺的樁腿在水線位置不是簡單的圓柱或斜面形狀，而是兩側帶有齒條的圓柱，齒條的作用是配合齒輪來提升平臺的甲板。圖5是自升式平臺樁腿的三維示意圖，很顯然，冰板作用在這類結構上發(fā)生的破壞模式會比擠壓或彎曲復雜得多。本文利用大連理工大學的冰荷載模型實驗系統(tǒng)（如圖4所示），模擬與分析交變冰力與帶齒條樁腿之間的動力相互作用，實驗系統(tǒng)中各部分說明見表3，模型實驗系統(tǒng)的詳細介紹參閱相關文獻[11]。

圖4 冰荷載模型實驗系統(tǒng)Fig.4 The model test system of ice load

圖5 帶齒條樁腿的三維形狀Fig.5 3-D configuration of the jack-up legs with gear teeth

模型實驗系統(tǒng)中的模型結構（標號6）是一個經過縮比的平臺結構。壓頭（標號7）安裝于模型結構的頂部，模擬不同的樁腿形式和尺寸，如圓柱腿結構，錐體結構以及帶齒條的樁腿結構等。本文的模型實驗是以一座真實的自升式平臺作為原型結構，由于模型實驗系統(tǒng)的限制，模型結構上用于模擬自升式平臺樁腿的壓頭確定為真實結構的1/16（如圖5所示），也就是說本模型實驗的幾何相似比為λ=16。

表3 冰荷載模型實驗系統(tǒng)各部分功能Tab.3 Functions of different parts of the model test system

2.1.2 試驗工況

由于自升式平臺帶齒條壓頭的外形比一般的直立結構和錐體結構都復雜，所以冰板運動方向與齒條之間的夾角應該會影響帶齒條壓頭上的冰力。本模型實驗中選定4種工況，如圖6所示，實驗工況包括：（1）無齒條光滑圓柱；（2）齒條方向平行于來冰方向；（3）齒條方向與來冰方向成45度角；（4）齒條方向垂直于來冰方向。同時，模型實驗中選取了三個不同冰速（0.5 mm/s，20 mm/s和40 mm/s）來研究帶齒條樁腿的冰力。

圖6 模型實驗中的4種工況Fig.6 Four conditions for the model tests

2.1.3 試驗結果

圖7為帶齒條壓頭和圓柱壓頭與海冰作用的模型實驗照片，其中帶齒條壓頭屬于工況（2）的實驗，即齒條方向平行于來冰方向。

圖7 帶齒條壓頭和圓柱壓頭與冰相互作用Fig.7 The interactions between ice and different structures

圖8是相同冰板作用下，四種工況的極值靜冰力結果比較，可以發(fā)現(xiàn)光滑圓柱的靜冰力最大，齒條結構隨不同的作用角度極值靜冰力略有降低。齒條的存在并沒有使極值靜冰力大小發(fā)生顯著的改變，這是由于齒條的寬度與樁腿直徑相比甚小，沒有從根本上改變冰的破碎模式。

圖8 四種工況下極值靜冰力的比較Fig.8 The comparison of extreme static ice force under different conditions

圖9為工況（3）的典型結構振動加速度與動冰荷載時程曲線（由于篇幅有限，這里僅取代表性試驗結果說明），對應的冰速Vice=20 mm/s，冰厚h=32 mm（真實情況下的冰速為32 cm/s；冰厚約為50 cm）。實驗結果表明，帶齒條的樁腿結構同樣會發(fā)生強烈的冰激振動，原因在于齒條的尺寸遠小于壓頭直徑，因而齒條的存在無法改變冰板的擠壓破壞模式。

圖9 帶齒條樁腿的典型動冰力和結構振動加速度時程曲線Fig.9 The typical dynamic ice force and structural acceleration of the jack-up leg with gear teeth

2.2 自升式平臺的冰荷載模型

應用于淺海的自升式鉆井平臺樁腿直徑一般在2-3 m，而渤海遼東灣的抗冰油氣平臺樁腿的直徑在1.5 m左右，兩者在結構形式上都屬于柔性的窄體抗冰結構。通過帶齒條樁腿的冰荷載模型實驗研究，可以定性得到由于齒條的尺寸遠小于自升式平臺樁腿直徑，齒條的存在根本無法改變海冰的擠壓破碎模式。該類結構樁腿上的極值靜冰力大致等于相同直徑圓柱腿上的極值靜冰力；擠壓破碎同樣會使帶齒條樁腿產生交變冰力及顯著的冰激振動。因此，本文通過在渤海遼東灣對柔性抗冰平臺的多年現(xiàn)場觀測，提出適合于自升式鉆井平臺的冰荷載模型。

冰與柔性抗冰結構作用，由于相互作用速度不同，會產生三種不同的冰破碎形式，導致不同的結構振動形式。在冰速很慢且冰面比較平整時，冰會發(fā)生準靜態(tài)（間歇）擠壓破碎，結構發(fā)生準靜態(tài)振動（在動力分析中不予考慮）；當冰與結構作用速度緩慢增加，快于間歇性擠壓破碎時冰速，冰的破碎過程會與結構振動產生耦合，此時發(fā)生頻率鎖定的自激冰力，結構發(fā)生簡諧形式的穩(wěn)態(tài)自激振動；當冰快速運動與結構發(fā)生作用時，冰板會發(fā)生脆性擠壓破碎，結構響應變?yōu)殡S機激勵下的受迫隨機振動。

2.2.1 穩(wěn)態(tài)冰力模型

當冰速不是很快時（對類似渤海導管架平臺的結構，這一冰速通常為幾厘米到十幾厘米每秒），平臺有可能在冰的作用下發(fā)生強烈的穩(wěn)態(tài)振動。通過對冰激穩(wěn)態(tài)振動發(fā)生時，結構交變位移和交變冰力的同步時程曲線分析發(fā)現(xiàn)冰力是一個周期性過程，它的變化頻率被“鎖定”在結構的振動頻率上。對冰激穩(wěn)態(tài)振動的實測響應進行頻譜分析也證明了這一結論，振動能量集中在結構的一階固有頻率上。為了初步計算冰致自激振動的幅值大小和周期，K?rn?根據(jù)渤海實測的自激振動冰力時程，給出了三角波時域函數(shù)，表征產生自激振動的冰力隨時間的變化特征[12]，如圖10所示。

圖10 穩(wěn)態(tài)冰力模型Fig.10 The model of steady state ice force

圖中：Fmax是冰力最大值，可保守取為極值靜冰力；ΔF=qFmax，q=0.1～0.5；Fmean為冰力平均值，可通過Fmax-ΔF/2計算；T為冰力周期，計算中可近似取為結構固有周期；α是加載階段系數(shù)，通常選取0.6-0.9。

2.2.2 隨機冰力模型

當冰速很快時，冰板在樁腿上發(fā)生連續(xù)不規(guī)則的脆性擠壓破碎，由于接觸面上冰的碎塊大小不一，且壓力分布不均，由此形成的合力為不規(guī)則的隨機變化，同時引起結構的隨機振動。圖11是基于實測的隨機擠壓冰力和結構振動的時程曲線。

圖11 隨機動冰力和結構隨機振動時程Fig.11 The random ice force and structural vibration

K?rn?和Qu根據(jù)渤海和波斯尼亞灣燈塔上測得的大量樣本的隨機冰荷載數(shù)據(jù)，經過統(tǒng)計分析建立了隨機冰力譜[13]：

3 實例分析

根據(jù)以上對自升式鉆井平臺的冰荷載分析，本文對渤海某自升式平臺在典型冰況下進行冰振動力響應分析。選取兩種典型冰況：（1）冰厚為20 cm時，結構發(fā)生穩(wěn)態(tài)振動；（2） 冰厚為15 cm，冰速為28 cm/s時平臺發(fā)生隨機振動。

3.1 模型建立

自升式平臺主要由樁腿、甲板平臺、升降系統(tǒng)等組成，平臺結構與環(huán)境參數(shù)如下：

（1）固定載荷：2 911.5 t，可變載荷：以1 000 t計，合計：3 911.5 t；

（2）作業(yè)水深10 m；

圖12 自升式平臺ANSYS有限元模型Fig.12 The ANSYS finite element model of jack-up platform

（3）4根圓柱型樁腿，樁腿帶齒輪齒條裝置；

（4）平臺尺度及其它相關參數(shù)：樁腿長度73 m，樁腿直徑2.5 m，工作水深30 m，升船高度10 m（靜止水面至甲板底層），樁腿縱向中心距30 m，樁腿橫向中心距26 m。

建立的平臺結構有限元模型如圖12所示。

3.2 穩(wěn)態(tài)冰力下平臺的振動響應

根據(jù)模態(tài)分析得到平臺的固有頻率，并計算得固有周期為2.31 s。穩(wěn)態(tài)冰力模型采用K?rn?根據(jù)渤海實測的自激振動冰力時程，提出的三角波時域函數(shù)，取50個冰振自激周期，施加到平臺樁腿的冰力作用點處，瞬態(tài)分析得到平臺甲板振動位移、加速度的時程曲線，如圖13、14所示。

圖13 穩(wěn)態(tài)冰力下甲板振動位移Fig.13 The displacement of deck under steady-state ice force

圖14 穩(wěn)態(tài)冰力下甲板振動加速度Fig.14 The acceleration of deck under steady-state ice force

3.3 隨機冰力下平臺的振動響應

隨機冰力是基于現(xiàn)場實測的柔性直立抗冰平臺冰荷載時程曲線，由于實測的導管架平臺樁腿直徑為1.2 m，而實例中自升式平臺樁腿直徑為2.5 m，在荷載輸入中將實測的冰力幅值放大2.08倍。瞬態(tài)分析得到平臺甲板振動位移、加速度的時程曲線，如圖15、16所示。

圖15 隨機冰力下甲板振動位移時間圖Fig.15 The displacement of deck under random ice force

圖16 隨機冰力下甲板振動加速度Fig.16 The acceleration of deck under random ice force

3.4 結果分析

對自升式鉆井平臺在典型的冰況下進行振動響應分析，可以得到以下結論：

（1）自升式平臺結構的固有頻率遠小于導管架平臺，冰激結構振動加速度響應不是很明顯，而典型冰況下導管架平臺冰振加速度效應顯著[14-15]；

（2）平臺在穩(wěn)態(tài)冰力下，甲板的振動位移在10 mm左右（遠大于隨機冰力情況），略大于相同冰況下導管架平臺的振動位移，此時應該關注結構的熱點應力變化；

（3）提高抗冰平臺的柔性，可以明顯地降低平臺冰振加速度響應，緩解冰振對作業(yè)人員和上部設施的影響；但同時會增大結構的熱點疲勞應力。

4 結 語

目前，自升式鉆井平臺在冰區(qū)的應用還不是很成熟，我國渤海也只是在冰情薄弱的海域或非冰期使用，究其主要原因是柔性抗冰結構的設計規(guī)范不是很完善，冰荷載模型、動冰荷載對該類結構的影響還沒有得到清晰的認識。本文首先結合數(shù)值模擬和對導管架平臺的現(xiàn)場監(jiān)測，選取渤海某典型的自升式鉆井平臺和導管架式平臺，明確自升式鉆井平臺的結構動力特性，發(fā)現(xiàn)自升式平臺比導管架平臺更柔，冰振作用下同樣存在顯著的動力效應。其次，結合開展的自升式平臺冰荷載模型實驗研究，對比了相同直徑的帶齒條和光滑圓柱結構上的冰力，發(fā)現(xiàn)由于齒條的尺寸遠小于自升式平臺樁腿直徑，齒條的存在根本無法改變海冰的擠壓破碎模式。該類結構樁腿上的極值靜冰力大致等于相同直徑圓柱腿上的極值靜冰力；擠壓破碎同樣會使帶齒條樁腿產生交變冰力及顯著的冰激振動。最后，對渤海某自升式鉆井平臺在典型冰況下進行冰振動力響應分析，結果表明自升式鉆井平臺的冰振加速度響應不是很明顯，而穩(wěn)態(tài)冰力下平臺的振動位移較大，應該注意冰振對結構疲勞失效的影響。本文的研究對冰區(qū)自升式鉆井平臺抗冰概念設計及冰振安全評估提供了合理的參考。

[1]岳前進,張大勇,劉 圓,佟保林.渤?？贡鶎Ч芗芷脚_失效模式分析[J].海洋工程,2008,26(1):18-23. Yue Qianjin,Zhang Dayong,Liu Yuan,Tong Baolin.Failure modes analysis of ice-resistant compliant structures based on monitoring oil platforms in Bohai Gulf[J].The Ocean Engineering,2008,26(1):18-23.

[2]Peyton H R.Sea ice forces:Ice pressures against structures[C].National Research Council of Canada.Canada,Technical Memorandum 92,1968:117-123.

[3]Matlock H,Dawkins W,Panak J.A model for the prediction of ice structure interaction[J].Journal of Engineering Mechanics,ASCE,EM4,1969:1083-1092.

[4]Engelbrekston A.Observations of a resonance vibrating lighthouse structure in moving ice[C].POAC,1984.

[5]Sodhi D S,Takeuchi T,Nakazawa N,Akagawa S,Saeki H.Medium-scale indentation tests on sea ice at various speeds[J]. Cold Regions Science and Technology,1998(2):161-182.

[6]Blenkarn K A.Measurements and analysis of ice forces on Cook Inlet structures[C].Proceedings of Offshore Technology Conference.Houston,TX,April 22-24,1970.OTC 1261.

[7]Maattanen M.The effect of structural properties on ice-induced self-excited vibrations[C].Proceedings of IAHR Symposium on Ice,1984(2):11-20.

[8]楊國金.海冰工程學[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000.

[9]Haynes F D,Sodhi D S,Zabilansky L J,et al.Ice force measurements on a bridge pier in the St.Regis River[R].Hanover: CRREL Special Report No.SR 21-14,6,1991.

[10]Yue Q J,Bi X J.Ice-induced jacket structure vibrations in Bohai Sea[J].Journal of Cold Regions Engineering,2000,14 (2):81-92.

[11]Guo Fengwei,Yue Qianjin,et al.Model test of ice-structure interaction[C].Proceedings of the ASME 2009 28th International Conference on Ocean,Offshore and Arctic Engineering,OMAE 2009-79780.

[12]K?rn? T,et al.An upper bound model for self-excited vibrations[C].Proceedings of 19th International Conference on Port and Ocean Engineering under Arctic Conditions(POAC),2007:177-189.

[13]K?rn? T,Qu Y,Kuhnlein W.A New spectral method for modeling dynamic ice actions[C].Proceedings of the 23rd International Conferences on Offshore Mechanics and Arctic Engineering,Vancouver,Canada,20-25 June 2004.OMAE2004-51360.ASEM 2004:8-16.

[14]張大勇,岳前進,車嘯飛,劉 圓,李輝輝.抗冰導管架平臺的動力特性分析[J].海洋工程,2010,28(1):18-24. Zhang Dayong,Yue Qianjin,Che Xiaofei,Liu Yuan,Li Huihui.Dynamic characteristics analysis of ice-resistant jacket platforms in Bohai Sea[J].The Ocean Engineering,2010,28(1):18-24.

[15]張大勇,車嘯飛,岳前進,等.渤海單立柱桶型基礎平臺抗冰振分析[J].船舶力學,2011,15(8):915-920. Zhang Dayong,Che Xiaofei,Yue qianjin,et al.Structural ice-resistant performance analysis of offshore bucket foundation platforms with a single pillar[J].Journal of Ship Mechanics,2011,15(8):915-920.

Dynamic response analysis of jack-up drilling platforms induced by ice vibrations

ZHANG Da-yong1,YUE Qian-jin1,2,XU Ning3,LOU Chun-juan1,LIU Li-ji4
(1 School of Ocean Science&Technology,Dalian University of Technology,Panjin 124221,China; 2 State Key Laboratory of Structural Analysis of Industrial Equipment,Dalian University of Tech., Dalian 116023,China;3 State Center of Ocean Environment Monitoring China,Dalian 116023, China;4 China Petroleum Liaohe Equipment Company,Panjin 124221,China)

As the limitations of the ice loads research,the design code of the ice-resistant jacket-up structures is not based on the dynamic response analysis considering the dynamical ice force model.In order to build the reasonable ice-resistant conception design and safety assessment,the dynamic response analysis of the jack-up platform under the ice loads is essential.In this paper,the dynamics characteristics of the flexible ice-resistant structures is analyzed;and based on the model test for ice forces on the jack-up platform, the interaction form between the ice and the cylindrical leg with gear teeth will be determined;Finally,the ice-induced dynamic responses are computed under the typical ice conditions by taking a jack-up platform in Bohai Sea as an example.This study will provide reasonable reference for ice-resistant design and safety assessment under ice vibrations of the jack-up drilling platforms.

Jack-up platform;ice loads;dynamic characteristics;ice-induced vibration

U674.38+1

A

10.3969/j.issn.1007-7294.2015.08.011

1007-7294（2015）08-0966-09

2015-01-11

國家自然科學基金項目（51309046）；遼寧省科技廳科學技術項目（L2011124）

張大勇（1978-），男，副教授，E-mail:zhangdayong_2001@163.com；

岳前進（1958-），男，教授，博士生導師。