2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專業(yè)題庫——海洋深水平臺設(shè)計(jì)與建造技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪種平臺類型通常適用于最深的海洋環(huán)境？A.導(dǎo)管架平臺B.半潛式平臺C.張力腿平臺D.Spar平臺2.海洋深水平臺設(shè)計(jì)面臨的主要環(huán)境載荷不包括？A.風(fēng)載荷B.海嘯波浪載荷C.海底土壤壓力D.潮汐載荷3.在海洋深水平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通常需要特別關(guān)注哪種腐蝕類型？A.大氣腐蝕B.土壤腐蝕C.海水全面腐蝕D.蒸汽腐蝕4.深水固定式平臺常用的基礎(chǔ)形式是？A.深水沉箱B.單樁基礎(chǔ)C.模塊化基礎(chǔ)D.巖石基礎(chǔ)5.半潛式平臺的主要浮力來源是？A.導(dǎo)管架B.上部甲板結(jié)構(gòu)C.下部立柱D.尾立柱和壓載水艙6.張力腿平臺的主要承力構(gòu)件是？A.基礎(chǔ)B.張力腿C.導(dǎo)管架D.臍帶纜7.下列哪種深水平臺安裝方法屬于非浮運(yùn)安裝方式？A.浮運(yùn)沉放法B.起重船吊裝法C.水下對接法D.潛水器輔助安裝法8.海洋深水平臺進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時(shí)，通常需要考慮哪種極限狀態(tài)？A.正常使用極限狀態(tài)B.承載能力極限狀態(tài)C.疲勞極限狀態(tài)D.穩(wěn)定極限狀態(tài)9.用于連接深水浮式平臺與海底設(shè)備的柔性管道，通常稱為？A.臍帶纜B.海底管道C.生產(chǎn)管道D.鋪設(shè)線纜10.下列哪種因素對深水平臺的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響最為顯著？A.海水密度B.海底土壤類型C.波浪作用D.結(jié)構(gòu)自重二、填空題（每空1分，共15分）1.海洋深水環(huán)境的主要特征包括高壓、高鹽度、高_(dá)_________和強(qiáng)腐蝕性。2.海洋平臺根據(jù)結(jié)構(gòu)固定性可分為__________平臺和浮式平臺兩大類。3.深水平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要特別考慮波浪的__________和__________兩大要素。4.常用的海洋平臺結(jié)構(gòu)分析方法有__________分析法和數(shù)值模擬分析法。5.深水平臺常用的防腐蝕措施包括涂層保護(hù)、__________防護(hù)和選用耐腐蝕材料。6.樁基礎(chǔ)是固定式平臺常用的基礎(chǔ)形式，根據(jù)樁身受力可分為__________樁和__________樁。7.半潛式平臺通常由上甲板、立柱和__________三大部分組成。8.Spar平臺是一種典型的浮式平臺，其穩(wěn)定主要依靠自身的__________和壓載水。9.張力腿平臺通過設(shè)置在海底的__________將平臺的水平位移約束在允許范圍內(nèi)。10.海洋平臺建造過程中，涉及到的關(guān)鍵安裝技術(shù)包括大型構(gòu)件的運(yùn)輸、起重安裝和__________技術(shù)。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述海洋深水環(huán)境對平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要挑戰(zhàn)。2.簡述固定式平臺和浮式平臺在結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用環(huán)境上的主要區(qū)別。3.簡述深水平臺常用的一種基礎(chǔ)形式（如導(dǎo)管架基礎(chǔ)）的工作原理。4.簡述深水平臺建造與陸地平臺建造相比，面臨的主要困難。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某深水平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，在特定設(shè)計(jì)波浪作用下，平臺甲板頂點(diǎn)的垂直位移不得超過50cm。已知該波浪作用下的等效波高為2m，周期為10s，海水密度為1025kg/m3，平臺結(jié)構(gòu)自重引起的位移可忽略不計(jì)。試簡述計(jì)算該平臺在波浪作用下最大垂直位移的基本步驟（列出所需公式和關(guān)鍵參數(shù)），不必計(jì)算出具體數(shù)值。2.假設(shè)某單樁基礎(chǔ)平臺，需承受一個(gè)設(shè)計(jì)彎矩M=2000kN·m，樁身采用直徑1m的鋼管，材料屈服強(qiáng)度fy=355MPa。試簡述計(jì)算該樁身所需壁厚的基本思路（涉及哪些公式或概念，如允許應(yīng)力法或公式法），不必計(jì)算出具體數(shù)值。五、論述題（10分）結(jié)合所學(xué)知識，論述選擇深水平臺類型（固定式或浮式）時(shí)需要考慮的主要因素及其相互關(guān)系。試卷答案一、選擇題1.D2.C3.C4.B5.D6.B7.B8.B9.A10.C二、填空題1.溫度2.固定式3.高度、周期4.解析5.陰極保護(hù)6.受壓、受拉7.基礎(chǔ)8.細(xì)長比9.針腿10.水下工程三、簡答題1.解析思路：首先點(diǎn)出深水環(huán)境的主要特征（高壓、高鹽度、高低溫、強(qiáng)腐蝕、大波浪、強(qiáng)剪切流、海底地質(zhì)復(fù)雜等）。然后逐一分析這些特征對平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)：高壓影響材料選擇和結(jié)構(gòu)完整性；高鹽度和高低溫加速材料腐蝕，要求更嚴(yán)格的防腐蝕措施；強(qiáng)腐蝕要求使用耐腐蝕材料或采取有效防腐措施；大波浪和強(qiáng)剪切流導(dǎo)致巨大的載荷和動力響應(yīng)，對結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和疲勞壽命提出更高要求；復(fù)雜海底地質(zhì)增加了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工的難度。2.解析思路：先區(qū)分兩類平臺的基本定義和結(jié)構(gòu)形態(tài)（固定式：基礎(chǔ)將平臺固定在海底；浮式：平臺浮在水面，通過系泊系統(tǒng)或自身浮力維持位置）。然后從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較（固定式：自重大，剛度大，通常適用于較淺水；浮式：自重輕，剛度小，可適應(yīng)深水，但需要系泊系統(tǒng)）。再從使用環(huán)境比較（固定式：通常用于水深較淺、水深變化不大區(qū)域；浮式：適用于水深較大、水深變化較大或海底地質(zhì)條件不利于基礎(chǔ)施工的區(qū)域）。3.解析思路：首先說明導(dǎo)管架基礎(chǔ)的基本組成（導(dǎo)管架、樁基、平臺甲板）。然后解釋其工作原理：導(dǎo)管架作為鋼結(jié)構(gòu)骨架，插入海底的土壤中；樁基（通常為單樁或群樁）深入更深的土層或基巖，將導(dǎo)管架的重量以及波浪、海流等環(huán)境載荷傳遞給地基；通過樁基與土體的相互作用，以及導(dǎo)管架自身的剛度和穩(wěn)定性，共同支撐平臺甲板，使平臺能夠抵抗環(huán)境載荷并穩(wěn)定存在于海面上。4.解析思路：指出深水和淺水的主要區(qū)別在于水深和載荷（波浪、流、水壓）。然后從建造環(huán)節(jié)分析困難：①大型構(gòu)件運(yùn)輸困難：深水區(qū)域交通不便，大型平臺模塊或設(shè)備難以運(yùn)輸至現(xiàn)場；②建造平臺或基礎(chǔ)難度大：水深增加，水的浮力影響施工設(shè)備能力，水下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，對施工技術(shù)和裝備要求更高；③水下安裝技術(shù)要求高：深水環(huán)境下的水下焊接、安裝、檢驗(yàn)等難度遠(yuǎn)大于淺水；④海洋環(huán)境惡劣：深水區(qū)域往往風(fēng)浪更大，對施工安全和工期影響更大；⑤成本高：深水作業(yè)涉及的技術(shù)難度和風(fēng)險(xiǎn)都更高，導(dǎo)致成本顯著增加。四、計(jì)算題1.解析思路：計(jì)算波浪作用下的結(jié)構(gòu)位移，通常采用波浪力與結(jié)構(gòu)剛度相互作用的方法。步驟如下：①確定計(jì)算波要素：根據(jù)給定的設(shè)計(jì)波浪（等效波高Hs，周期T），計(jì)算相應(yīng)的設(shè)計(jì)波浪要素，如波高H、波長L、波浪頻率ω等；②計(jì)算波浪載荷：根據(jù)波浪理論（如Airy波浪理論），計(jì)算作用在平臺結(jié)構(gòu)不同部位（如水面、甲板、基礎(chǔ)等）的波浪壓力分布或波浪力；③建立結(jié)構(gòu)力學(xué)模型：將平臺結(jié)構(gòu)簡化為計(jì)算模型（如梁、板、殼或有限元模型），考慮結(jié)構(gòu)自重、設(shè)備重量、海流力、雪載荷、冰載荷等所有其他載荷；④進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析：利用結(jié)構(gòu)力學(xué)或有限元方法，計(jì)算在所有載荷（包括波浪力）共同作用下，平臺結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的位移和應(yīng)力；⑤比較與驗(yàn)算：將計(jì)算得到的最大位移與設(shè)計(jì)允許值（50cm）進(jìn)行比較，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計(jì)要求。所需關(guān)鍵公式可能涉及波浪力計(jì)算公式（如基于波能傳遞或水動力系數(shù)）、結(jié)構(gòu)剛度計(jì)算、力的平衡方程等。關(guān)鍵參數(shù)包括波高、周期、海水密度、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、材料屬性、載荷組合等。2.解析思路：計(jì)算單樁基礎(chǔ)所需壁厚，核心是確定樁的最大彎矩，然后根據(jù)材料強(qiáng)度和設(shè)計(jì)規(guī)范選擇壁厚。步驟如下：①確定最大彎矩：分析樁身所受的各種彎矩來源，如波浪力、海流力、土水平抗力等，進(jìn)行載荷組合，確定在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)下，樁身可能出現(xiàn)的最大彎矩M（題目已給出M=2000kN·m）；②選擇設(shè)計(jì)方法：根據(jù)規(guī)范要求或工程經(jīng)驗(yàn)，選擇計(jì)算壁厚的方法。常見方法有：a)允許應(yīng)力法：計(jì)算樁身最大彎曲應(yīng)力σ=M/W≤[σ]，其中W為樁截面抵抗矩，需解出滿足此條件的壁厚b)；b)公式法：某些規(guī)范（如APIRP2A）可能提供基于樁長、水深、土層特性、材料強(qiáng)度等參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式或圖表來估算樁徑或壁厚。③確定設(shè)計(jì)參數(shù)：收集題目中未給出但計(jì)算所需參數(shù)，如海水密度、鋼材屈服強(qiáng)度fy、允許應(yīng)力系數(shù)等；④計(jì)算壁厚：根據(jù)選定的設(shè)計(jì)方法，代入已知參數(shù)和最大彎矩M，計(jì)算出所需的樁壁厚度b。此題要求簡述思路，故不必代入具體數(shù)值計(jì)算。五、論述題解析思路：論述題需要全面、系統(tǒng)地分析影響平臺類型選擇的因素，并闡述這些因素之間的相互關(guān)系?？梢詮囊韵聨讉€(gè)方面展開：①水深：這是最直接的因素，水深是選擇固定式還是浮式平臺的關(guān)鍵界限。通常，當(dāng)水深超過固定式平臺基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)范圍時(shí)，會考慮浮式平臺。②海底地質(zhì)條件：堅(jiān)硬、穩(wěn)定的海底更適合固定式平臺的基礎(chǔ)施工。如果海底松軟、覆蓋層過厚或存在不良地質(zhì)，固定式基礎(chǔ)難以實(shí)施或經(jīng)濟(jì)性差，則傾向于選擇浮式平臺。③海洋環(huán)境條件：對于風(fēng)浪特別大的區(qū)域，大型固定式平臺的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)難度和成本會急劇增加，此時(shí)浮式平臺（尤其是Spar或TLP）可能更具優(yōu)勢。海流條件也會影響平臺類型選擇，強(qiáng)流區(qū)對平臺的系泊設(shè)計(jì)提出更高要求。④經(jīng)濟(jì)性：包括初始投資成本和運(yùn)營維護(hù)成本。固定式平臺初始投資可能較高（主要為基礎(chǔ)），