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采用有限元软件ABAQUS建立了海上风电单桩基础与土相互作用数值计算模型,将波浪、洋流及风荷载等效成双向对称循环荷载,研究了水平循环荷载作用下不同因素对桩身水平位移、剪力和弯矩的影响规律。研究表明,随着循环荷载比的增加,桩身位移零点和桩身剪力反弯点沿埋深逐渐下移,桩身弯矩最大值点位于浅层土体;不同荷载频率时桩身位移在零点以上变化较大,桩身弯矩随着频率的增加逐渐增大;单向循环荷载作用下桩身位移最大,双向对称循环荷载作用下桩身位移最小;壁厚较小时对桩身水平位移影响较大;在位移零点之上范围内可以考虑设计"上厚下薄"的钢管桩,以减小桩身水平位移;不同桩壁厚时桩身剪力曲线在埋深约6D处出现交点,且泥面处桩身弯矩变化不明显。 相似文献
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为研究钻井船插桩对邻近平台群桩相互作用的影响,采用耦合欧拉拉格朗日(CEL)方法对桩靴贯入黏土层时邻近群桩中各桩荷载分担比、桩头附加位移及两桩相互作用系数进行了分析。首先通过对缩尺模型试验的数值分析,验证了CEL方法的可行性;然后进一步分析了桩靴贯入黏土层时对邻近群桩相互作用的影响;最后探讨了净间距、桩间距对群桩相互作用的影响。结果表明,在桩靴贯入中,前桩的荷载分担比大于后桩,且桩靴贯入至一定深度后,当净间距越小或桩间距越大时,前桩的荷载分担比越大、后桩的荷载分担比越小,但各桩的荷载分担比随桩靴贯入深度增加时的变化规律不变;净间距越大,桩头附加位移及相互作用系数越小;在桩靴贯入时,由于受群桩遮拦效应的影响,桩头附加位移及相互作用系数随桩间距的变化规律同插桩前有所不同,当桩间距大于3倍桩径时,随桩间距的增加而减小,当桩间距小于3倍桩径时,随桩间距的增加而增大。 相似文献
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自升式钻井船被广泛用于中、浅水域油气钻井、勘探开发或平台维修等海洋工程。通常,钻井船靠作业臂工作,由于其极限长度有限,所以钻井船作业时经常紧邻固定式导管架海洋平台。软弱土层中,钻井船就位时插桩深度较深,插桩过程中大量土体被排开,致使邻近平台桩基可能承受很大的附加荷载,这些附加荷载与桩基原有的荷载相叠加,很有可能超出其原有设计承载能力,引起严重的工程安全隐患和经济损失。如何可靠地评估自升式钻井船插桩对邻近导管架平台桩基的影响,从而优化钻井船定位并指导导管架平台桩基础的早期设计,是我国当前海上油气开发亟需解决的一个难点问题,迄今为止尚没有形成一种被广泛认可的方法。基于此,系统阐述了评价自升式钻井船插桩对邻近桩基影响的方法,包括模型试验、简化理论方法和数值方法,分析了现有方法中存在的问题,并对未来的研究方向提出了建议,供读者参考。 相似文献
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斜顶桩驳岸结构是一种深水高桩码头接岸结构型式，驳岸结构后进行高回填将是一个复杂的被动桩与土相互作用的问题。采用平面有限元方法，分别建立了后支撑和前支撑斜顶桩驳岸结构的桩一土相互作用模型，桩基采用梁单元模拟，桩一土界面采用接触对进行模拟，进行了高回填施工过程的仿真分析。将承台侧向位移的数值计算结果与原型观测值进行了比较，吻合较好，并对桩身侧向位移、板桩前后土压力以及位移场进行了分析。结果表明：结构的变形随着施工过程进行而变化，承台最大侧向位移发生在施工过程中；不同驳岸结构的被动土压力分布相似，而主动土压力由于支撑桩的位置不同而有所差别；后支撑桩的桩身挠度相对较大。研究结论可为此类结构的设计及计算提供参考，也可为深水港结构型式的优化提供建议。 相似文献
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内孤立波的发生常伴随着大振幅波动和突发性强流,对桩柱等海中结构物产生强烈破坏作用。基于KdV方程和Morison公式,在忽略高阶模态的情况下,探讨内孤立波对桩柱的单位作用力、总作用力、剪力和弯矩的极值问题,并利用2016-07南海北部陆坡的实测资料对理论结果进行检验。结果表明:1)在内孤立波最大振幅所在的垂向剖面上,上层与下层各存在一个单位作用力极值,且二者方向相反,上层总作用力强于下层,最大剪力和弯矩分别发生于水平流速的转向层和海底;2)各水层中,沿着内孤立波的传播方向,所有作用力的数值均随时间的推移先递增后递减,存在正向或负向的最大值;3)全水层总作用力极值发生在半周期,其值与波动振幅和水平波速有关,其他作用力极值发生于最大振幅时刻之前,作用力极值与振幅和非线性波速正相关,与水平特征宽度负相关;4)单位作用力极值的时间提前量与振幅和水平特征宽度强相关,与非线性波速弱相关。 相似文献
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开发了一种新型平台桩靴，可通过活动板转动实现自升式平台不同阶段桩靴受力面积的灵活变化。基于大变形有限元方法，模拟新型桩靴基础在“砂-黏”地层中的贯入过程，分析了活动板转角、砂层厚度比、摩擦角和黏土层不排水抗剪强度对新型桩靴贯入阻力的影响，并与普通桩靴的贯入响应比较。数值分析中，上覆砂土和下层黏土分别采用摩尔库伦模型和修正Tresca模型进行模拟。结果表明：新型桩靴穿刺时，土层参数对峰值阻力的影响规律与普通桩靴相同，但其峰值阻力随活动板转角的变化而变化，无法直接使用具有等效面积普通桩靴的穿刺预测方法。考虑各项关键影响因素，结合穿刺破坏时的地基破坏模式，基于数值模拟结果提出了适用于新型桩靴的贯入阻力预测公式。 相似文献
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海上自升式钻井平台以其造价低廉、便于移动和安装的优势被广泛应用于海洋地质勘察、风电安装和油气开采等领域,其基础类型多为桩靴基础。为了保证平台能在恶劣的海洋环境中安全作业,桩靴基础需要贯入海床以下一定深度以获得足够的承载力。然而,当桩靴基础在上硬下软土层中贯入时可能发生穿刺破坏导致平台损坏甚至倾覆。已有的桩靴穿刺破坏分析方法基于预设的地层参数预测穿刺荷载,由于无法考虑海床中地层及土性的不确定性,其准确性有待提高。将桩靴基础贯入过程中的监测数据与穿刺破坏机理相结合,通过66组离心机模型试验结果表征土体不确定性的影响,发展贝叶斯预测模型,实现了峰值阻力和穿刺深度的实时预测。基于规范推荐的荷载扩展分析法和冲剪系数分析法,建立了适用于规范法的概率模型,采用该模型对上砂下黏土层中桩靴基础的穿刺行为进行了预测,结果表明所提方法的预测精度随着监测数据的增加而提高,预测得到的峰值阻力误差在10%以内。 相似文献
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The mechanisms of soil structure interaction have drawn much attention in the past years in the installation and operation of jack-up platform. A bionic spudcan produced by biomimetic of egg and snail shell is proposed, and the performance of the penetration and extraction are analyzed by numerical method. The geometric contour of egg and snail shell is measured, and its mathematical model is established respectively. According to the structure of existing spudcan of jack-up platform, three kinds of typical biomimetic spudcan are designed. Furthermore, numerical analysis models of biomimetic spudcan are established respectively to study the soil structure interaction mechanism in the process of penetration and extraction, and contrastive analysis of resistance characteristics are carried out. To conclude, the results show that the biomimetic spudcan facilitates the platform installation, and it is also beneficial to the improvement of the bearing capacity of spudcan. 相似文献
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The behavior of a self-supported earth-retaining wall with stabilizing piles was investigated using a numerical study and field tests in urban excavations. Special attention is given to the reduction of lateral earth pressures acting on a retaining wall with stabilizing piles. Field tests at two sites were performed to verify the performance of the instrumented retaining wall with stabilizing piles. A number of 3D numerical analyses were carried out on the self-supported earth-retaining wall with stabilizing piles to assess the results stemming from wide variations of influencing parameters such as the soil condition, the pile spacing, the distance between the front pile and the rear pile, and the embedded depth. Based on the results of the parametric study, the maximum horizontal displacement and the maximum bending moment are significantly decreased when the retaining wall with stabilizing piles is used. In engineering practice, reducing the pile spacing and increasing the distance between the front pile and the rear pile can effectively improve the stability of the self-supported earth-retaining wall with stabilizing piles. 相似文献
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在海洋工程中,移动钻井平台在作业结束后需要转场时,经常会遇到拔桩困难的问题,桩靴底部的吸附力是上拔力的重要组成部分,明确其产生机理及发展规律对于上拔力计算与缓解上拔困难问题有重要意义。通过室内模型试验研究了黏土中桩靴底部真空度对桩靴吸附力产生机理的影响,试验结果表明,桩靴底部真空度的变化对上拔力的影响显著,而桩靴贯入深度和上拔速率会对真空度产生影响。当真空度达到峰值时,桩靴底部吸附力与上拔力几乎同时达到峰值,因此可以通过减小桩靴底部真空度的措施来减小上拔力。根据试验结果,提出了运用真空吸盘理论来计算桩靴底部吸附力的计算公式。所述吸附力计算方法与试验结果进行对比,其误差较小,对工程实践具有一定的参考意义。 相似文献
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Spudcan may experience punch-through failure on strong over weak layered soils, such as sand overlying clay. A large deformation finite element method （LDFE） is used to simulate the penetration process of spudcan into sand overlying clay. The sand is simulated by smoothed hyperbolic Mohr-Coulomb model, and the clay is simulated by a simple elasto-plastic model which obeys Tresca yield criterion. According to the LDFE results of a large amount of cases, the effects of the strength, unit weight and thickness of the top sand layer, as well as the effect of the strength of the underlying clay on the spudcan punch-through behavior, are investigated. The critical depth occurring punch-through and the critical bearing capacity are presented in charts. Fitting equations to calculate the critical punch-through depth and the critical bearing capacity are proposed for the convenience of engineering practice. 相似文献
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AbstractAn experimental study of the performance of concrete pipe piles during installation under different penetration speeds and static load tests on the piles in sand is presented. The applied jacking force, the amount of pile penetration, length of soil plug formed and ultimate bearing capacity were measured during the model tests. The results showed that the concrete pipe piles were partially plugged and the behavior of the soil plug was significantly affected by the penetration speed. The lower the penetration speed, the larger the soil plug formed which in turn leads to a greater ultimate bearing capacity. The size of soil plug can be evaluated by the m value defined as the ratio of the volume of the soil plug to that of the penetrated pile wall. The relationship between the m value and the penetration speeds can be used to estimate the amount of soil plug and the depth of penetration for an open-ended concrete pipe pile jacked into sand. 相似文献
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大直径超长桩的可打入分析是海洋平台打桩施工顺利进行的重要保障,土塞是否闭合的判断对于桩基可打入性分析具有较大的影响,因此,合理准确的土塞判断结果对提高桩的可打入分析的准确性具有重要的意义。以现场静力触探(CPTU)试验数据为依据,采用孔扩张理论推导了基于CPTU测试结果的桩端土的极限承载力计算公式;在求解桩端土体承载力时考虑了管桩与土体的刚度差异,同时考虑到打桩过程中的土体扰动。采用Randolph推荐的方法得到了土塞阻力,将两者进行比较,进而判断土塞的状态。通过实际工程的实测数据,对各个土层的土塞状况进行了判别,并根据判别情况采用波动方程的方法对桩基的可打入性进行了分析,将预测结果和现场的打桩记录进行了比较。计算结果显示,提出的方法与实测结果更为接近,有效地提高了桩的可打入性的预测精度。 相似文献