黏土中防沉板—桩复合基础地震反应特性研究

为了研究海底防沉板—桩复合基础在地震荷载作用下的动力反应特性,以我国南海深水工程实例为研究对象,利用Flac3D有限差分仿真软件建立了计算模型,土体采用Mohr-Coulomb本构模型,模型底部输入EL Centro地震波,对不同桩长的复合基础进行分析计算.在该特定工程背景下,研究结果表明:随着桩长的增加,防沉板顶部加速度放大系数呈减小趋势;地震荷载下,复合基础发生震陷,沉降量在地震波加速度峰值过后趋于稳定;当桩长为6m时,复合基础的水平振动程度和震陷量最小;由于桩基础把震动能量传输到深部土层中,复合基础周围土体的加速度响应值小于远场土体.在动力时域内,防沉板与桩连接处弯矩最大,需要在此处增设加固装置.     

饱和软黏土中不同形状深水防沉板基础承载特性研究

防沉板基础是水下井口、管汇节点与管汇终端等的永久支撑结构,其承受的荷载具有明显的复杂性、非线性和不确定性,给防沉板基础的稳定性研究带来了巨大挑战。本文研究了在剪切强度随深度线性增长的不排水饱和软黏土中,相同用钢量条件下矩形、方形、六边形和圆形防沉板基础的承载特性。采用数值模拟方法确定了竖向荷载V、水平向荷载H(H_x、H_y)、弯矩荷载M(M_x、M_y)和扭矩荷载T联合作用下,防沉板基础在V-H、V-M、V-T、H_x-H_y、M_x-M_y、T-H和T-M荷载空间的地基承载力包络线,并建立了相应的拟合公式。研究表明,不同的基础形状对其承载力影响显著,当V较大时,适宜选用圆形基础;当H较为显著时,应选用矩形或方形基础;圆形、方形和矩形基础的抗弯特性分别适用于不同条件下M为主控荷载的情况;当T的影响不可忽视时,矩形或方形基础为首选形式,六边形和圆形基础次之。     

管道终端及防沉板基础分析

管道终端（PLET）是水下生产系统的一个重要组成部分。管道终端的支撑结构与其防沉板基础为一体,具有结构简单、安装方便、重量轻等优点。以我国南海300m水深某油田环境条件作为设计基础,根据结构整体滑动的受力特点和具体的安装方式,考虑了底流的影响,利用SACS软件对在位和吊装两种工况进行了结构分析,确定了结构形式,选用了高强钢。对防沉板基础的承载力、沉降等情况进行了计算分析,结果表明,管道终端结构和防沉板基础满足力学性能和土质要求。     

砂土中带裙板防沉板基础竖向承载力的上限解

防沉板是深海油气工程中水下生产系统的重要基础形式,因其埋深浅、水下施工方便等特点而具有广阔的应用前景。为了满足基础抗滑移的要求,可在防沉板底部设置裙板,裙板的存在增加了防沉板竖向承载力计算的难度。将防沉板基础简化为带裙板条形基础,考虑了内部土体与基础的相互作用,建立了竖向承载模式,即Terzaghi模式;运用极限分析法推导了该承载模式的上限解,引入了一个能够反映裙板与基础内部土体共同作用的经验参数—土体破坏率(η),其大小决定了地基中土体滑动面的范围;通过分析确定了在二维简化条件下带裙板防沉板基础的土体破坏率与基础高宽比的关系;并研究了土体破坏率不同时,地基承载力系数Nq和Nγ与土体内摩擦角之间的关系。     

南海水下生产系统防沉板基础裙板贯入模拟试验与入泥阻力计算

防沉板基础裙板入泥阻力计算和长度设计是海洋工程水下生产系统基础设计的关键,基于南海番禺和荔湾地区水下防沉板基础裙板贯入模拟试验,验证了Lunne和Eide等建立的裙板入泥阻力经验计算方法对南海水下生产系统防沉板裙板设计的可靠性,确定了南海地区裙板入泥的端部阻力系数(0.320～0.360)和侧摩阻力系数(0.008～0.014 5),为南海水下生产系统防沉板基础裙板入泥阻力计算和裙板长度设计提供了依据,确保了南海地区水下生产系统的顺利安装。在工程地质调查时,既可以进行土壤钻孔取样并与已开展裙板贯入模拟试验的番禺和荔湾地区土壤组成和粒度对比,也可开展静力触探试验或裙板贯入模拟试验,得到裙板入泥的端部阻力系数和侧摩阻力系数。     

海上风机吸力式桶形基础承载特性研究综述

风机基础作为海上风机整体结构的重要组成部分,承受着上部风机所受到的风浪流荷载,并且对风机的安全性及可靠性至关重要。吸力式桶形基础由于其安装简单和可重复利用等优点,在海洋平台基础中得到了广泛应用,并逐步应用于海上风机基础中。但由于海上风机与海洋平台在海洋环境中的荷载工况有一定的差别,仍需要通过对其承载特性研究现状进行全面认识,以实现吸力式桶形基础在海上风机基础中的可靠应用。文中通过总结和评价现有研究对桶形基础在不同土体条件以及荷载条件下进行试验及数值模拟分析得到的研究结果,综述了静荷载和循环荷载作用下砂土和黏土中的吸力式桶形基础的承载特性研究现状,以及海上风机吸力式桶形基础的相关研究。文章展望了目前应用于海上风机基础的桶形基础仍缺乏的研究,为海上风机吸力式桶形基础的可靠应用及后续研究提供重要参考。     

海上风机吸力式桶形基础承载特性研究述评

风机基础作为海上风机整体结构的重要部分,承受着上部风机所受到的风浪流荷载,并且对风机的安全性及可靠性至关重要。吸力式桶形基础由于其安装简单和可重复利用等优点,在海洋平台基础中得到了广泛应用,并逐步被应用于海上风机基础中。但由于海上风机与海洋平台在海洋环境中的荷载工况有一定的差别,仍需要通过对其承载特性研究现状进行全面认识,以实现吸力式桶形基础在海上风机基础中的可靠应用。本文通过总结和评价现有研究对桶形基础在不同土体条件以及荷载条件下进行试验及数值模拟分析得到的研究结果,综述了静荷载和循环荷载作用下砂土和黏土中的吸力式桶形基础的承载特性研究现状,以及海上风机吸力式桶形基础的相关研究。文章展望了目前应用于海上风机基础的桶形基础仍缺乏的研究,为海上风机吸力式桶形基础的可靠应用及后续研究提供重要参考。     

复合加载下桶形基础循环承载性能数值分析

作为一种新型基础形式,吸力式桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其它荷载分量的瞬时或循环作用。对复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的循环承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法。应用Andersen等对重力式平台基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了复合加载模式下循环承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载性能进行了对比。由此表明,与极限承载力相比,桶形基础的循环承载力显著降低。     

复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析

吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。     

桶形基础采油平台负压沉贯特性分析

进行了桶形基础负压沉贯的室内试验、中间试验和现场沉贯.对负压沉贯的机理进行了初步分析,结合CB20B桶形基础计量平台的现场测试数据,研究了负压对桶形基础沉贯阻力的影响及对土壤特性的影响,同时对负压、沉贯深度、沉贯速度之间的关系进行了总结.在此基础上,提出了改进的计算沉贯阻力的经验公式.     

复合加载模式作用下地基承载性能数值分析

确定竖向荷载(V)、水平荷载(H)和力矩(M)共同作用下建筑物地基的破坏模式及在荷载空间(H,V,M)中的破坏包络面是地基设计中的关键问题。为提高Swipe试验方法计算精度,提出了改进方案,进而利用有限元方法分析了复合加载模式作用下均质粘性土地基上条形基础的破坏包络面。计算表明,基于改进Swipe试验方法的数值模拟结果明显好于常规Swipe试验方法。针对海洋工程中实际复合加载模式的特点,探讨了竖向荷载分量V对地基破坏模式和H-M荷载平面上的破坏包络线的影响,结果表明竖向荷载分量显著地改变了地基的破坏模式及包络线的形状。     

南海白云凹陷东南部两种不同类型块体搬运沉积体系的地震响应及成因分析

文章利用三维地震数据揭示了南海白云凹陷东南部两种不同类型的块体搬运沉积体系的内部反射特征、外部形态及运动指示标志, 并且探讨了其成因机制。结果表明, 自晚中新世以来研究区共发育4种地震相: 弱振幅水平状连续地震相、强振幅波状连续地震相、弱振幅半透明杂乱反射地震相和中-强振幅丘状连续反射地震相。通过地震相分析可知, 研究区自晚中新世以来共发育两种不同类型的块体搬运沉积体系: 1) 多期块体搬运沉积复合体, 主要由弱振幅半透明杂乱反射地震相组成, 边界模糊; 2) 单期块体搬运沉积体, 主要由弱振幅半透明杂乱反射地震相和中-强振幅丘状连续反射地震相组成, 边界清晰明显。另外, 研究结果发现高沉积速率和地震活动使得研究区的块体搬运沉积体系表现出内部运动指示特征发育程度低的特征, 而东沙构造活动导致该块体搬运沉积体系具有频发性。     

偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性数值分析

在主应力方向的旋转过程中,主应力方向与塑性主应变增量方向之间存在着非共轴现象。基于屈服角点结构非共轴理论,建立了一种非共轴本构模型,通过有限元软件ABAQUS的二次开发子程序UMAT,将该模型运用到有限元数值计算中。首先,对中密砂单剪试验进行数值模拟,研究了非共轴现象及其对应力-应变关系的影响。然后,针对偏心荷载作用下条形浅基础荷载-变形特性进行数值分析,研究了非共轴现象对荷载-位移关系的影响。研究结果表明:非共轴模型计算得到的荷载增长速度滞后于共轴模型计算结果的增长速度;在地基变形的初期,非共轴现象比较明显,主应力方向的减小速度要滞后于塑性主应变增量方向的减小速度;随着地基沉降的增加,非共轴现象逐渐减弱;非共轴模型与共轴模型计算结果之间的差异在应变硬化情况下更加明显。     

江苏海岸辐射沙洲地层中大直径钢管桩基础承载性能试验研究

江苏海岸辐射沙洲是江苏重要的海上风电规划区域,该海域的地层资料和试桩资料极为缺乏。通过钢管桩的现场静荷载试验,对江苏海岸辐射沙洲地层中大直径钢管桩基础承载性能进行研究,以揭示各地层的主要承载性能参数。试桩结果表明,江苏海岸辐射沙洲地层中钢管桩实际的轴向极限承载力明显小于高应变动测结果,只有高应变动测结果的79.09%。总侧摩擦阻力占总承载力的95.61%,而桩端阻力只占总承载力的4.39%。桩内土对管壁的侧摩阻力作用很小,主要是桩外土对管壁的侧摩阻力在发挥作用。辐射沙洲地层中粉土夹粉质黏土的承载性能一般,不适应作为钢管桩的持力层。轴向抗压静载试验得到的极限侧摩阻力高于静力触探的测试结果和API法的计算值。浅部砂层实际的极限水平土体抗力高于API法计算值,在水平荷载作用下上部砂层的p-y曲线具有明显软化效应,土体的软化效应在设计时需进行考虑。