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水下生产系统防沉板结构形式改进研究 总被引：1，自引：0，他引：1
防沉板是水下生产系统的重要基础形式,在海洋工程开发中有着广泛应用。基础承载能力不仅决定防沉板的适用范围,还关乎水下生产系统的稳定性与安全性。运用有限元软件ABAQUS,建立防沉板与土体的相互作用模型,通过平衡初始地应力,设置主从接触,施加重力荷载与位移约束,用Swipe法对不同结构形式防沉板进行数值模拟。比较分析多种防沉板在复合加载模式下的极限复合承载能力差异,讨论了单轴竖向承载力、V-H、H-M荷载空间破坏包络线。计算结果显示,防沉板是否有底部结构、底部结构的形式、布置以及深度对荷载位移曲线以及破坏包络线有着显著的影响。提出了通过改进防沉板结构形式以克服承载力不足的问题的建议,为拓宽防沉板的运用领域提供了参考。 相似文献
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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。 相似文献
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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(Hx、Hy)、弯矩荷载M(Mx、My)和扭矩荷载T联合作用下,防沉板基础在V-H、V-M、V-T、Hx-Hy、Mx-My、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。 相似文献
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砂土中带裙板防沉板基础竖向承载力的上限解 总被引：1，自引：1，他引：0
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。 相似文献
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为了研究桩长对海底防沉板—桩复合基础在水平、弯矩和扭转荷载作用下承载特性的影响,以我国南海水深200 m的某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。研究了桩长为4 m、6 m和8 m的防沉板—桩复合基础在水平、弯矩和扭转荷载作用下的极限承载力和荷载传递机理。结果表明,桩长超过6 m时复合基础的水平承载力显著增长,在水平加载过程中,防沉板总是先达到极限状态而破坏,桩基础的贡献在加载后期体现,且桩长为4 m、8 m时,桩基础与防沉板的连接处弯矩最大;随着桩长的增加,复合基础的抗弯承载力大幅提高,桩基础对复合基础的抗弯承载力贡献增大,当桩长超过8 m,桩长的增加对提高复合基础的抗弯承载力意义不大;在弯矩加载过程中,桩长对于防沉板、桩基础的荷载分配有显著影响,桩长为4 m时,外荷载主要由防沉板承担,当桩长超过4 m时,外荷载主要由桩基础承担;当扭转荷载不超过2 100 k N·m时,防沉板承担主要荷载,直至防沉板达到极限状态而发生旋转,随后桩基础的承载力逐渐发挥;对于桩长为6 m、8 m的复合基础,其极限状态根据防沉板适用性准则确定。 相似文献
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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. 相似文献
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吸力基础与海洋工程大直径钢桩相比,具有成本低、安装周期短、对环境影响小、不受海况影响及可回收再利用等优点,近年来在海上风电工程中得到推广应用。吸力基础沉贯至海床预定位置,是其发挥承载力和确保服役稳定性的前提。海床地基土体常以分层土形式分布,且各层土体强度、压缩性和渗透性等存在显著差别,导致吸力基础吸力沉贯机理非常复杂。明确吸力基础在分层土中沉贯特性,有助于指导吸力基础在海上风电工程中的推广应用。对目前吸力基础在分层土中沉贯特性研究进行综述和总结,归纳了其沉贯机理研究进展,并对影响吸力基础在分层土中沉贯因素进行了分析;提出了分层土中吸力基础沉贯的研究方向和改进的沉贯方法。 相似文献
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板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚高速(15~25 m/s)贯入地基过程中涉及到高应变率、流固耦合、土体软化和大变形等难题,模型试验可避免上述计算困难,能直接得出不同的贯入速度所对应的沉贯深度。本文首先推导了模型相似关系,然后在常规重力条件下,进行了两组26个工况的板翼动力锚在均质黏土中动力安装过程的模型试验,根据试验结果确定了率效应参数的取值范围,并研究了每一项受力对沉贯深度的影响。最后提出了在均质黏土中预测板翼动力锚沉贯深度的经验公式。 相似文献
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吸力式导管架基础具备高承载力、高施工效率、高环境友好度、低造价等特点,使用其作为海上风电底部支撑结构有利于产业的规模化发展,实现上述愿景的前提在于使筒型基础顺利安装以满足设计要求。基于此,在不同初始施加泵压下,对吸力式导管架的沉贯效率特征值、基础内外围渗流变化、筒裙端部土压力特点进行探究。通过抱桩器使吸力式导管架在吸力安装过程中仅具备竖向自由度,从而进行纯沉贯试验。结果表明：初始泵压2 kPa时沉贯效率特征值最高;沉贯过程中基础外围渗流水压小于基础内围渗流水压;筒裙外侧所受土压要大于筒壁内侧所受土压力。 相似文献
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桶形基础平台海上沉放安装 总被引：3，自引：1，他引：3
桶形基础平台是世界上一种最新型的海洋平台，可广泛应用于海上油气田开发。为满足我国际油气田开发中卫星平台的结构和功能要求，桶形基础平台采用新的压载沉放方法安装，具有更高的效率和经济性。沉放过程中桶形基础平台受到水流和波浪的作用，结合模型试验对平台运动进行数值模拟分析，以了解在整个沉放过程中相应参数的变化趋势。根据桶形基础平台的特征，制定联台沉放方案，并通过压载实现平台的沉放控制。 相似文献
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桶型基础是一种新型的海洋基础结构型式，在负压作用下的下沉过程中，桶型基础结构与地基产生了相互作用，考虑结构与土壤的相互作用的强度分析为桶型基础的设计提供依据，本文将有限元－无限地－接触元相耦合的线性数值分析方法引入桶型基础的结构与土壤之间的相互作用的强度分析，采用接触单元考虑结构与土壤之间的错动滑移及拉裂，采用无限元更有效地反映地基无限域的远场效应，还推导出三节点，七节点，八节点三种新形式的单向无限地坐标映射函数，应用该方法的计算结果与模型试验结果比较，取得较好的效果。 相似文献
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海上桶基平台基础边界条件的简化方法与结构优化 总被引：2，自引：1，他引：1
海上桶型基础平台采用桶型基础这一新型的基础型式,桶基平台在结构强度校核计算和结构优化中必须考虑其有限元分析模型的基础边界条件简化问题。本文提出了桶基平台有限元分析模型中的基础边界条件简化方法,将桶型基础边界简化为位移弹簧边界元,给出了弹簧刚度的计算方法。通过模型试验与本文提出方法的计算结果的比较,证明本文提出的方法是正确的。同时,将本文提出的方法应用于桶基火炬平台的结构优化,表明该方法是实际可行的并且对于桶基平台的结构强度校核计算与结构优化有重要意义。对于桶基火炬平台的结构优化采用了适合离散变量优化求解的遗传算法,优化的结果有效地降低了结构重量,降低了工程造价。 相似文献
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近年来,潮流能能量转换技术发展迅速,但大型潮流发电机组基础结构方面的研究和应用还并不多见。针对潮流能电站基础结构在抗弯抗剪强度、桩径尺寸方面的特殊要求,结合我国潮流能富集区海底多为浅覆盖层或裸露基岩、且地形复杂的情况,提出了一种新型模块式嵌岩灌注桩基础结构。该基础结构的嵌岩灌注桩通过在桩内布置环形钢板箍和钢筋束来增强抗剪抗弯能力,使其在常规桩径即可满足潮流能电站的支撑要求,减少了对发电水流断面的阻挡;各主体灌注桩可通过横撑、纵撑和斜撑连接构成模块式基础,以适应不同地形条件、不同机组数量和安装方式的要求。新型模块式嵌岩灌注桩基础结构在LHD联合动能公司3.4 MV潮流发电项目中进行了首次应用,获得了良好的使用反馈。 相似文献
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大型沉井基础在长江下游大跨径跨江大桥工程中应用越来越多,基础局部冲刷深度预测是设计时需要重点考虑的问题之一。国内外对桥梁基础局部冲刷做了大量的研究并建立了局部冲刷计算公式,由于长江下游大型沉井基础规模越来越大,原有局部冲刷深度的预测公式存在一定的局限性。在常泰大桥超大沉井基础局部冲刷试验成果的基础上,结合长江下游南京以下跨江大桥沉井基础局部冲刷试验成果,通过量纲分析及多元回归法建立了大型沉井基础局部冲刷计算公式,并应用试验资料及实测资料进行了较好的验证。该公式计算结构简单,可供长江下游大型沉井基础局部冲刷深度估算参考和应用。 相似文献
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Analysis of Wave Height in Front of a Wave Absorbing Structure with Rubble Foundation 总被引：1，自引：0，他引：1
Li Rongqing Xie Shileng Engineer The First Design Institute of Navigation Engineering The Ministry of Communications Tianjin Professor Senior Engineer Deputy Chief Engineer The First Design Institute of Navigation Engineering The Ministry of Communications Tianjin 《中国海洋工程》1992,(3)
Wave absorbing structures have been widely applied in many countries. In the present paper, the wave heights in front of a vertical wave absorbing structure with rubble foundation as well as in the wave chamber of the structure are analysed using an approximative calculation method, and the dissipating effect of the structure is verified. On the basis of the results of regular waves, the relative wave heights of irregular waves in front of the wave absorbing structure as well as in the chamber have also been analysed. 相似文献
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ABSTRACTBucket foundations have been widely used for a variety of offshore applications. The effects of skirt length on ultimate bearing capacity of bucket foundation have been studied and reported in published scientific papers. However, few studies have addressed the behavior of bucket foundations in loose saturated sand. In this paper, a series of experimental investigations were performed to determine the bearing capacity of bucket foundation under uniaxial loading. The experiments were conducted on small-scale foundations under vertical loading in loose saturated sand. It was found that increasing the skirt length would enhance the bearing capacity of bucket foundation. As reflected in the present study, bearing strength might be enhanced more than 5 times in loose saturated sand in comparison to surface footing with equivalent diameter. Based on the experimental investigation, a depth factor was proposed to approximate bearing capacity of bucket foundations in terms of those for surface footing and embedment ratio. Moreover, the corresponding settlement of foundation at the failure load was found to increase with skirt length. 相似文献
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Sudip Basack 《Marine Georesources & Geotechnology》2013,31(4):356-360
Pile foundations subjected to cyclic load is an age-old problem dealt with for decades by geotechnical engineers. The ocean environment necessitates the piles supporting offshore structures to be designed against lateral cyclic loading initiated by wave action. Substantial experimental and analytical investigations have already been conducted by the author and other researchers. The quasi-static load reversal induces deterioration in the strength and stiffness of the soil-pile system introducing progressive reduction in the bearing capacity as well as settlement of the pile foundation, the degree of such degradation has been observed to be a function of the cyclic load parameters and the type of soil. Based on these observations, a design recommendation has been attempted in this paper for piles subjected to cyclic load in cohesive soil. 相似文献
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规则波和不规则波作用下消波建筑物前的波高分析 总被引：1，自引：0，他引：1
消波建筑物在国内外已得到广泛应用。本文采用近似方法分析了明基床上直立式消波建筑物前的波高及消波室内的波高，从而确定建筑物的消波效果。并在规则波的基础上将成果推广至不规则波作用下的情况。 相似文献
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Slamming on bracings of column stabilized units shall be considered as a possible limiting criterion under transit condition based on the requirements in DNV-OS-C103. However, the wave slamming loads under survival condition were ignored for the strength analysis of the brace structures in many semi-submersible projects. In this paper, a method of strength analysis of brace structure is proposed based on the reconstruction and extrapolation of numerical model. The full-scale mooring system, the wind, wave and current loads can be considered simultaneously. Firstly, the model tests of the semi-submersible platform in wind tunnel and wave tanker have been carried out. Secondly, the numerical models of the platform are reconstructed and extrapolated based on the results of model tests. Then, a nonlinear numerical analysis has been conducted to study the wave slamming load on brace in semi-submersible platform through the reconstructed and extrapolated numerical model. For the randomness of wave load, ten subcases under each condition have been carried out. The value of the 90% Gumble distribution values of the ten subcases are used. Finally, the strength on brace structure has been analyzed considering the wave slamming. The wave slamming loads have been compared between the survival condition and transit condition with the method. The results indicate that wave slamming under survival condition is more critical than that under transit condition. Meanwhile, the wave slamming is significant to the structural strength of the brace. It should be overall considered in the strength analysis of the brace structure. 相似文献
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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。 相似文献