混凝土重力平台设计 本问题涉及不同应力状态下的混凝土破坏理论。问题以混凝土重力平台（海上平台）作为应用实例，首先对该案例作简要介绍，随后将讨论案例中关于混凝土响应的问题。 简介： 混凝土重力海上平台依靠自己的重量扎根于海床之上，并依据自身重力抵抗其寿命期内可能经受的风及海浪等各种环境力。自重式混凝土平台应用于海上钻井作业，当海床基岩坚硬并足以承受上部荷载时，这种平台可以不打桩将自身重力压在海床之上。混凝土平台较之钢平台要大且重。尽管其设计方式千姿百态，其基础部分通常包括巨大的海下混凝土罐。这些混凝土罐用于存放原油。例如，美孚石油公司北海平台的基础部分包括
混凝土重力平台设计
本问题涉及不同应力状态下的混凝土破坏理论。问题以混凝土重力平台（海上平台）作为应用实例，首先对该案例作简要介绍，随后将讨论案例中关于混凝土响应的问题。
简介：
混凝土重力海上平台依靠自己的重量扎根于海床之上，并依据自身重力抵抗其寿命期内可能经受的风及海浪等各种环境力。自重式混凝土平台应用于海上钻井作业，当海床基岩坚硬并足以承受上部荷载时，这种平台可以不打桩将自身重力压在海床之上。混凝土平台较之钢平台要大且重。尽管其设计方式千姿百态，其基础部分通常包括巨大的海下混凝土罐。这些混凝土罐用于存放原油。例如，美孚石油公司北海平台的基础部分包括
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个中空混凝土圆柱体罐，其壁厚0.6m，内直径2m，高49m。建如此之大的混凝土圆桶原因在于：当平台在建设时，其基础圆桶部分有足够的空间飘浮起来。最后将基础圆桶拖曳至海底。
平台主体压在
3
至
4
根很长的倒锥形混凝土柱腿上，并向下传导至相应的空桶之上。柱腿在圆桶之上的高度可达到90m。最后，混凝土平台竣工后，将在其上建设巨型钢结构建筑。有时在圆桶底部会注入混凝土浆以提供更好的基础。在环境荷载之下，平台自重足以保持其稳定，而不需要桩基础。
问题：
1
，将混凝土重力平台的基础考虑成圆柱筒体模型。当开口的圆柱体沉入水中时，在水压作用下它能沉入多深而不被水压压坏？假设混凝土为C40时， 忽略其端部情况，并忽略钢筋的作用。假设海水的重度不变，并假设圆桶为上开口的结构以简化模型。
2
，为了争夺西伯利亚第一个石油开采权，中石化公司雇用了
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位上大毕业生设计
500m
淡水湖下的石油平台基础。基础罐与美孚石油基础罐的尺寸相同，，采用双向应力状态理论，计算每一个储油罐能够支撑多重的海上平台荷载？采用2.0
的安全系数。
3
，当平台建设完毕并投入使用后，基础储油罐将用于储存原油。中石油工程师称平台自重
500000
吨，压覆在
3
个储油罐之上。用三向破坏理论计算
z
支撑平台的混凝土理论抗压强度，取安全系数为3.0
。考虑海水的静压、淡水静压以及原油的不同。原油的相对重度定为
0.85
。你认为该抗压强度的混凝土结构能在西伯利亚建造吗？请列举你使用的破坏理论，并解释其原因。
该问题考虑混凝土的三向应力状态。混凝土将存在三种应力：a1，轴向应力 ，a2，垂直方向的应力 ，a3，由不同重度的海水及原油产生的围压。应用下式简化计算围压：
ah=pr/t
其中ah是围压，p水压差率，r圆桶体半径，t圆桶壁厚。
在解决此问题过程中，应用混凝土特性多轴加载的知识。对单轴、双轴、三轴破坏理论作合理的假设。
Note:
1, 淡水重度为
9.8kN/m3，海水重度为
10.1kN/m3
2, 湖水深度可以达到
600m
，别担心水深问题。
因为没有实践经验，所以希望各位前辈多加提点，不需要完全做出来，也可以给我大致提点一下每小题的具体思路，不胜感谢！
