钙质土中重力串锚水平承载力特性有限元研究

目前没有规范给出串锚的水平承载力计算公式,为了利用有限元法研究串锚水平承载力特性,采用相关理论计算以及室内试验的方法来验证有限元法模拟计算的可靠性。实践证明,有限元法具有较高的计算精度。利用有限元分析软件ABAQUS建立了串锚-土体模型,模拟串锚在水平荷载作用下破坏过程,研究了串锚在水平荷载作用下破坏机理,从而得到了串锚水平承载力特性。在相同的工况条件下,串锚的水平承载力与其锚链长度有关,在一定范围内,增加锚链的长度可以提高串锚的水平承载力;串锚的水平承载力不是相应的单个锚的水平承载力相加,其水平承载力小于相应的单个锚水平承载力之和,在进行串锚水平承载力设计计算时应给与相应的考虑。     

黏土中鱼雷锚抗拔承载力数值分析

基于Abaqus软件,针对预埋在一定深度鱼雷锚的抗拔承载力进行3D数值分析,探讨了锚型、土体类型、拉拔荷载倾角、拉拔荷载水平分量与锚翼夹角等多种因素对拉拔承载力的影响。计算结果表明:在均质土、正常固结土和两层土体中,带4个锚翼鱼雷锚增加56.22 m2的锚翼侧面积,其拉拔承载力比无锚翼的提高1.9倍以上;当锚翼侧面积相同时,增加锚翼的宽度可以有效提高锚的承载力;拉拔荷载倾角α在30°～45°范围内,可获得较大拉拔承载力;锚翼宽度越大,拉拔荷载水平分量与锚翼间的夹角β对鱼雷锚水平承载力影响越明显;经归一化的V-H包络线公式对工程应用中预测鱼雷锚的承载力有一定参考价值。     

海洋工程固结锚的结构与特性初探

介绍了一种拥有自主知识产权的海工固结锚技术,描述了该新型锚的内部结构和工作原理;并在室内对不同设计参数和使用工况的锚开展了垂向上拔试验,初探了其抗拔能力。初步试验表明:该新型锚具有超高的抓重比;其次生固结体显著增加了锚体的剪切面积,从而大大提升了锚体的抗拔力;锚体结构上宜具有多个喷管且喷管管径较粗,安装过程中对固化剂的推进速度应较缓。该新型锚应具有良好的应用前景,但需对此进一步深入研究,以满足其设计和工程应用的要求。     

圆形重力式网箱阻力性能研究

采用网箱模型试验 ,对周长 5 0 m,深 8m的 HDPE双管圆形重力式网箱 ,在不同配重、网片规格和流速条件下的阻力性能进行研究。结果表明 ,在 2 .5 kn的相对流速范围内 ,网箱的整体阻力在 75 0 0 kg以内 ;在网箱整体阻力中 ,框架及重锤阻力所占比重较小 ,而网箱箱体阻力占近90 %。不同重锤配重的网箱 ,其整体阻力与流速均呈幂函数关系 F=a Vb,网箱重锤配重增加 ,网箱阻力也随之增大 ,而重锤配重变化对网箱阻力的影响程度又随流速的增加而减小     

基于椭圆型滑动面的砂土中条形锚板上拔承载力计算方法

对于砂土中的竖向拉拔锚板,锚周土体滑动面的形态会随埋深比的增大而发生变化。基于滑动面连续演化的观点,审视了既有统一模型中滑动面形态表征函数的不足,在此基础上,提出了一种新的椭圆形态函数,并建立了相应的统一力学分析模型,提出了新的承载力计算方法。结果表明：新的形态函数能更好地反映滑动面的实际形态,承载力计算新方法也表现出了更好的适应性。     

新型动力安装锚水动力学特性模型试验研究

相比于已有动力锚(鱼雷锚、多向受荷锚等),新型轻质动力安装锚借助助推器安装,具有质量轻、埋深大、承载效率高、在海床中下潜容易等特点。良好的水动力学特性(较小的拖曳阻力系数及稳定的下落垂直度)是确保动力安装锚准确、有效地安装到指定地点并贯入到设计深度的前提。通过4组10个工况的模型试验,研究了轻质动力安装锚的终端速度和拖曳阻力系数,及轻质动力安装锚和助推器的组合锚在水中自由下落时的方向稳定性。试验结果表明:优化后轻质动力安装锚的拖曳阻力系数为0.51~0.55,这有助于提高组合锚在水中的下落速度,从而提升组合锚的沉贯深度;增大助推器尾翼展弦比和选用轻质材料制作尾翼能减小组合锚的下落偏角,提高组合锚的方向稳定性。     

软黏土中桶形基础竖向循环加载超重力离心模型试验研究

桶形基础越来越广泛应用于海洋油气平台、海上风机、输电塔、防波堤等构筑物,研究其循环承载特性对以上构筑物服役安全性具有重要意义。通过在软黏土中开展单桶循环上拔以及小间距群桶循环上拔和循环下压超重力离心模型试验,发现循环上拔地基破坏模式为整体破坏,裂隙均呈现圆弧形,循环下压呈现渐进式整体破坏模式,下压过程的挤压作用可明显减小桶周泥面高度,导致其承载力降低。模拟双向受荷工况的循环上拔试验在5次加载后荷载弱化系数开始趋于稳定,远早于单向受荷工况;单向和双向受荷工况循环上拔荷载弱化系数残余稳定值分别为0.31和0.32,循环下压荷载弱化系数最小值为0.35,表明不同加载方式竖向循环荷载作用下,此三者大小均可用软黏土地基灵敏度倒数预估。     

海上风机斜壁桶形基础承载特性研究

基于验证的三维有限元方法,考察了斜壁桶形基础的承载特性,得到了变形网格、位移增量分布、位移等值面分布等结果,探讨了斜壁倾角与各极限承载力之间的定量关系。计算表明,桶形基础发生竖向位移时,主要是桶体内部和桶基正下方的土体发生沉降,而桶侧的土体基本不发生沉降。桶形基础受到水平荷载发生转动时,转动中心轴大致位于桶基底面内,桶基水平承载力主要由桶内土体和桶基外侧中上部受压侧土体产生的抵抗反力构成。桶基因受到较大竖直向上荷载而失效时,桶内土体和桶基外侧靠近海床面附近土体产生了较大的向上位移。桶壁倾角β每增加1°,竖向抗压极限承载力、竖向抗拔极限承载力、水平极限承载力分别提高12%、17.4%及3.8%。     

法向承力锚拖曳安装过程的整体模拟

法向承力锚(Vertically Loaded Plate Anchor,VLA)是一种适用于深水的新型系泊基础,它的拖曳安装过程直接决定了其系泊定位的精度和锚体的最终承载能力。综合考虑VLA锚体、锚泊线和上部船体的运动,建立了一种新的准静力整体分析模型。模型包括不断贯入海床的锚体、锚泊线(土中反悬链段和水中悬链段)和安装船体三部分,针对确定的锚泊线长度,安装船运动张紧锚泊线进行安装的过程,计算了此过程中锚体的运动轨迹、锚泊线形态和作用在船体上的锚泊线张力矢量的变化,重点分析了不同抛链长度和海床土体的参数对安装过程控制的影响,发现链长与水深之比达到5时,接近极限贯入深度。     

一种新型的海上锚固设施--火箭锚的作用机理及应用

介绍了一种新型的锚固设施——火箭锚,对其作用机理进行了探讨,同时还介绍了火箭锚的构造和布设方法,阐述了火箭锚在不同工程领域的应用前景．     

桩-筒组合基础在单层黏土中水平承载性能分析

桩-筒组合基础是将单桩基础与筒型基础组合的一种新型海上风电基础形式,其受力模式不同于传统桩基基础,优点是可通过合理减小桩长、桩壁厚等途径提高承载性能。基于极限地基反力法,提出单层黏土中桩-筒组合基础受力模式及水平承载力的计算方法。利用力加载和位移加载两种控制方法进行数值分析,研究水平承载性能的影响因素。结果表明,在一定范围内,桩-筒组合基础水平承载性能随桩入土深度、桩壁厚、筒外径的增大而提高。基于实际工程,对等用钢量的单桩基础与组合基础进行比较计算,结果表明,桩-筒组合基础可有效降低基础倾斜度和位移,提高承载性能。     

Two-Dimensional Large Deformation Finite Element Analysis for the Pulling-up of Plate Anchor

Based on mesh regeneration and stress interpolation from an old mesh to a new one, a large deformation finite element model is developed for the study of the behaviour of circular plate anchors subjected to uplift loading. For the deterruination of the distributions of stress components across a clay foundation, the Recovery by Equilibrium in Patches is extended to plastic analyses. ABAQUS, a commercial finite element package, is customized and linked into our program so as to keep automatic and efficient running of large deformation calculation. The quality of stress interpolation is testified by evaluations of Tresca stress and nodal reaction forces. The complete pulling-up processes of plate anchors buried in homogeneous clay arc simulated, and typical pulling force-displacement responses of a deep anchor and a shallow anchor are compared. Different from the results of previous studies, large deformation analysis is of the capability of estimating the breakaway between the anchor bottom and soils. For deep anchors, the variation of mobilized uplift resistance with anchor settlement is composed of three stages, and the initial buried depths of anchors affect the separation embedment slightly. The uplift bearing capacity of deep anchors is usually higher than that of shallow anchors.     

透空式水平板波浪上托力计算方法

在透空式平板波浪上托力试验研究基础上,针对实际工程应用要求,提出相对简便的透空式平板下波浪局部上托力和最大总上托力计算方法,包括上托力大小、分布宽度和发生位置。对具体工程实例的计算结果表明,该方法与实验值有着较好的一致性。     

动力锚在斜坡地基上的沉贯特性

水上浮式结构都需要锚固基础来定位.动力锚依靠重力以自由落体的方式安装,是一种自安装锚固基础,具有安装过程简单高效的优点.通过1g模型试验研究了自行研制开发的板型动力锚在斜坡地基上的沉贯过程,分别考虑了基床坡度、锚柄方位和贯入速度对锚最终偏角的影响.结果表明:基床的坡度越大,锚的最终偏角也越大,但基床坡度对动力锚最终偏角影响有限,对动力锚的安装和承载能力影响较小.当贯入速度相同时,锚柄平行坡面时锚的最终偏角最小,锚柄指向坡外时锚的最终偏角最大;当基床坡度相同时,锚的贯入速度越大,锚的最终偏角越小.     

海洋平台T型相贯节点抗火性能研究

利用有限元软件ABAQUS计算海洋平台T型相贯节点在火灾作用下的极限承载力,并对T型相贯节点进行火灾作用下的抗火性能及节点在降温段的力学性能分析,得出在不同火灾温度下节点的极限承载力.同时对计算结果进行了分析比较,通过参数分析,得到了T型相贯节点在火灾作用下节点极限承载力的变化规律.     

Pullout Capacity of Horizontally Loaded Suction Anchor Installed in Silty Sand

Current floating structures require more reliable and higher anchoring capacities because of their increased size. A suction anchor is one of the most popular anchors for a floating system. In this study, the behavior of a suction anchor installed in cohesionless soil was investigated when the anchor was subjected to mainly a horizontal load. Three-dimensional finite element numerical analyses were carried out using ABAQUS, and three centrifuge tests were performed to calibrate the numerical analyses. A parametric study with different dimensions and loading points for the suction anchor was conducted. The horizontal capacity of the suction anchor was estimated, and the soil reaction distribution was analyzed when the load was applied at the optimal point. Based on the results, an analytical equation for calculating the horizontal capacity of a suction anchor was proposed that can be easily adopted for design.     

有限元法在桩靴承载力计算中的应用

自升式钻井平台插桩是地基土在桩靴荷载作用下发生连续的塑性破坏的动态过程,当地基极限承载力等于桩靴荷载时插桩完成。经典土力学极限承载力理论对土体潜在滑动面做了假设,无法有效分析土体内部的破坏过程。本研究应用有限元法（FEM ）对插桩过程进行了模拟,得到地基土的破坏机制以及中间荷载下土体的应力、应变情况,通过和各理论公式计算的极限承载力进行对比分析,分析影响地基极限承载力的因素。研究表明,基础宽度与硬土层厚度的比值 B/H越大,下卧软土层越容易发生塑性破坏,极限承载力明显下降,当B/H＜0．286时,可以忽略下卧软土层对地基承载力的影响。