2025年大学《海洋技术》专业题库- 海洋工程设计与施工技术

2025年大学《海洋技术》专业题库——海洋工程设计与施工技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内。）1.海洋工程结构物承受的主要环境载荷不包括以下哪一项？(A)波浪力(B)海流力(C)大气压力(D)冰载荷2.在海洋环境中，下列哪种腐蚀类型主要发生在金属表面存在缝隙或沉积物的地方？(A)均匀腐蚀(B)点蚀(C)应力腐蚀开裂(D)脱碳3.对于固定式海洋平台，哪种基础形式通常适用于水深较浅、土层较好的区域？(A)桩基(B)导管架基础(C)重力式基础(D)张力腿基础4.海洋结构物进行疲劳设计时，主要关注的是结构的哪一种响应？(A)瞬时最大应力(B)长期累积损伤(C)静态变形(D)承载力极限5.下列哪种施工方法通常用于将预制的大型混凝土构件沉入海底作为基础？(A)水下焊接(B)潜水员安装(C)混凝土浇筑（如重力式基础）(D)起重吊装6.海洋工程结构物设计中的“分项系数法”主要目的是什么？(A)简化计算过程(B)考虑不确定性，提高结构安全性(C)降低结构自重(D)减少材料用量7.对于浮式平台，其稳定性主要依赖于以下哪个因素？(A)基础的承载力(B)重力与浮力的平衡(C)桩基的长度(D)海洋环境的稳定性8.海水对钢铁结构物产生腐蚀的主要原因是？(A)海水是绝缘体(B)海水中溶解盐分促进电化学腐蚀(C)海水温度过高(D)海洋生物活动9.在海洋工程施工中，进行水下焊接通常需要采取哪些措施来保护焊工和设备？（多选题，请在答题卡上标记）(A)使用潜水器(B)采用水密舱室(C)使用水下焊接机器人(D)依赖干式作业箱10.海洋工程勘察的主要目的是获取哪些信息以支持设计和施工？(A)海洋环境数据(B)地质和水文资料(C)气象信息(D)以上所有二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上。）1.海洋工程结构物设计通常需要考虑的极限状态包括承载能力极限状态和_______极限状态。2.常用的阴极保护方法有外加电流法和_______法。3.海洋波浪的要素通常包括波高、周期和_______。4.海洋工程中常用的桩基类型有打入桩和_______桩。5.海洋工程结构物疲劳破坏通常由循环载荷引起的_______导致。6.进行海洋工程结构分析时，常用的载荷组合方式有基本组合和_______组合。7.海洋施工船舶按功能可分为起重船、铺管船、_______船等。8.海水中的溶解氧是导致钢铁发生_______腐蚀的重要因素之一。9.海冰对海洋工程结构的主要危害包括冰载荷、_______和冰漂移撞击。10.海洋工程设计与施工必须高度重视对_______的影响，并采取相应的环保措施。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述海洋波浪力对固定式平台结构的主要影响。2.简述海洋工程中混凝土结构腐蚀的主要原因及常用的防护措施。3.简述桩基础在海洋工程中的应用及其主要优势。4.简述海洋工程施工中安全控制的重要性及需要关注的主要方面。四、计算题（共30分。请列出计算过程，并给出最终结果。）1.（10分）某海洋平台结构处于水深20米处，设计波浪要素为：波高Hs=2m，有义波高H1/3=1.5m，周期Tp=8s。假设结构承受的波浪为规则波，波峰通过静止水面。请根据线性波理论，估算该平台底部承受的波浪爬高（从静水面算起）。2.（10分）一根直径1米、长10米的钢管桩，材料屈服强度fy=355MPa，弹性模量E=200GPa，泊松比ν=0.3。假设桩侧土的极限摩阻力标准值为qs=50kPa，桩端土的极限承载力标准值为qpk=800kPa。请估算该桩在极限状态下可能提供的总竖向承载力（不考虑桩身自重影响）。3.（10分）某海洋结构物某构件承受的循环应力幅σa=100MPa，平均应力σm=50MPa。材料的疲劳极限σ-1=250MPa，构件的疲劳安全系数取为nF=2。请判断该构件在循环应力作用下是否满足疲劳强度要求？（提示：可参考S-N曲线或基于应力幅的简化判据）五、论述题（15分。请就下列问题展开论述。）结合你所学的海洋工程设计与施工技术知识，论述在进行海洋平台导管架基础设计时，需要综合考虑哪些主要因素？并说明这些因素如何影响基础形式的选择和设计参数的确定。试卷答案一、选择题1.(C)2.(B)3.(C)4.(B)5.(C)6.(B)7.(B)8.(B)9.(A),(B),(C)*(注：此题为多选题，实际考试中可能要求选择最符合的或最重要的)*10.(D)二、填空题1.正常使用极限状态2.物理阳极保护3.波向4.钻孔5.疲劳累积损伤6.基本组合7.安装8.电化学9.持续冰压10.海洋环境三、简答题1.解析思路：波浪通过作用在平台结构表面上的压力和吸力，对平台产生水平推力、倾覆力矩和竖向力。这些力可能导致平台结构产生变形、振动，甚至超过其承载能力，引发结构破坏或疲劳损伤。此外，波浪破碎可能对平台结构造成冲击破坏。2.解析思路：主要原因包括海水中的溶解氧、氯离子以及微生物活动等引起的电化学腐蚀，以及物理冲刷加速腐蚀过程。防护措施包括采用耐腐蚀材料、增加腐蚀裕量、施加阴极保护（如牺牲阳极或外加电流）、使用防腐蚀涂层、合理结构设计减少缝隙和应力集中等。3.解析思路：桩基础通过桩身将上部结构的荷载传递到深层的坚硬土层或基岩上。其优势在于适用于多种海况和水深条件，能承受较大的竖向和水平荷载，特别是对于大型、重型的海洋结构物（如固定式平台、人工岛）。此外，桩基水下部分体积相对较小，对波浪和水流的作用相对较小。4.解析思路：安全控制是海洋工程施工成功和人员生命财产安全的基本保障。需要关注的主要方面包括：识别和评估施工过程中的各种风险（技术、环境、管理、人员等），制定并落实详细的安全管理制度和操作规程，配备合格的安全人员和设备，进行安全教育培训，加强现场安全监督检查，制定应急预案并演练等。四、计算题1.解析思路：估算波浪爬高需要考虑波浪要素、水深以及波浪传播和破碎的影响。对于规则波，可以通过经验公式或图表进行估算。这里采用简化思路，假设爬高与波高和水深有关，并考虑水深影响。估算过程（示例性简化）：Hb≈Hs*Kd*Kh*Kd,其中Kd为深度修正系数（水深/波长），Kh为海岸形状修正系数（此处可简化为1），Kd为破碎修正系数（考虑波高与水深比）。假设波长L≈Hs^2/Tp=2^2/8=0.5m，则Kd≈20/0.5=40。考虑波破碎，Kd'≈0.7-0.8。估算Hb≈1.5*(0.8)*(40/20)=3m。实际精确计算需更复杂公式或软件。结果：波浪爬高估算值约为3米。2.解析思路：总竖向承载力由桩侧摩阻力和桩端承载力两部分组成。计算公式为：Qs=qs*Aps*Ls+qpk*Apk。其中Aps为桩身表面积，Apk为桩端面积。Aps=π*D*L=π*1^2*10=31.4m²。Apk=π*D^2/4=π*1^2/4=0.785m²。代入数值计算：Qs=50*31.4*10+800*0.785=15700+628=16328kN。结果：总竖向承载力约为16328kN。3.解析思路：判断疲劳强度是否满足要求，需要将构件的许用应力幅与实际应力幅进行比较。许用应力幅[σa]=σ-1/nF=250/2=125MPa。实际应力幅σa=100MPa。比较实际应力幅与许用应力幅：σa=100MPa<[σa]=125MPa。由于实际应力幅小于许用应力幅，说明构件在循环应力作用下满足疲劳强度要求。结果：满足疲劳强度要求。五、论述题解析思路：论述导管架基础设计需考虑的因素及影响。导管架基础设计需综合考虑以下主要因素：1.海洋环境条件：包括波浪（波高、周期、波向）、海流（流速、流向）、潮汐、水深、海冰（冰载荷、冰期、冰型）、地震烈度等。这些因素直接影响结构所承受的外部载荷，是确定结构尺寸、形式和设计参数的最主要依据。例如，大的波浪和冰载荷要求更粗大的导管架和更深的桩基。2.地质条件：包括覆盖层厚度、基岩性质（强度、埋深）、土层剖面、土的物理力学性质（承载力、压缩模量、侧向阻力）、地下水情况等。地质条件决定了基础持力层的位置和承载力，直接影响桩长、桩径、基础底脚尺寸和形式的选择。软土层需要更长的桩或更大直径的桩，或考虑其他基础形式。3.上部结构形式和荷载：包括平台的类型（固定式、浮式）、尺寸、重量、设备荷载分布、生产荷载等。上部结构的重量和荷载分布决定了导管架基础需要承受的总竖向力和水平力，进而影响基础的设计。4.经济性：基础形式和尺寸的选择需要在满足安全和功能性要求的前提下，考虑建设成本（材料、施工难度、工期）和运营维护成本，追求最优的经济效益。例如，在浅水区可能优先考虑重力式基础以节省钢材。5.施工可行性：基础的设计必须考虑现场的施工条件，包括水深、海况、可用的施工船舶和设备、施工周期等。例如，深水、复杂地质条件会增加桩基施工的难度和成本，可能需要大型起重船或特殊施工技术。6.规范和标准：设计必须遵循相关的国家和行业规范、标准，如APIRP2A、G