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竖向荷载作用下吸力式沉箱工作性能有限元分析

吸力式沉箱是一种应用于海洋浮式结构物的新型基础形式。它的外形如倒扣入海底的薄壁混凝土或钢桶,依靠自重与吸力的作用贯入海床。在最近20年吸力式沉箱受到国内外海洋工程界的广泛关注。然而对其工作机理与施工技术的研究仍落后于工程实践。现有的研究大多忽略吸力的存在,不能考虑加载速率和海床渗透率等因素对承载力的影响。本文探讨了吸力式沉箱的工作原理,总结了其地基破坏的两种极限形式(1)快速加载地基破坏形式,(2)缓慢加载地基破坏形式。通过大型有限元软件ADINA的模拟计算,应用总应力分析和有效应力分析两种方法研究承载力、吸力以及超静孔隙水压力。总应力分析中,比较了不同长径比沉箱受拉和受压时的承载力、地基塑性区开展以及破坏模式。有效应力分析中,应用两种不同的有限元模型,分别考虑吸力式沉箱地基破坏的两种极限形式。通过对不同长径比沉箱的模拟计算,研究了快速加载条件下吸力和承载力比值与长径比关系。考虑吸力式沉箱地基受力特点,比较了动、静力分析对承载力  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

东南大学
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长期水平荷载作用下吸力式沉箱基础承载性能试验研究

21世纪社会经济发展的强大推动力离不开对海洋石油资源和海上风能的大规模开发利用,但由于深水条件下的海洋环境与地质条件的复杂性,传统的重力式基础、桩基础等基础形式在技术难度和施工难度上都遇到极大困难。吸力式沉箱基础作为一种新型的基础形式,具有适用于深水和软弱土质等优点,可能会成为海洋平台或风电场基础的一个新选择。目前,针对水平荷载作用下吸力式沉箱基础承载特性研究中很少有考虑软土流变效应的研究现状,有必要对长期水平荷载作用下吸力式沉箱基础承载特性展开相关试验研究和理论计算分析。本文通过室内模型试验和理论分析,对吸力式沉箱基础在长期水平荷载作用下的承载特性进行了研究,主要内容和结论如下:1.通过一组短期模型试验,确定了吸力式沉箱基础的极限承载力。试验中模型采用钢制沉箱,其沉箱壁和顶板厚均为20mm,沉箱外直径为500mm,高为800mm。2.采用宏细观方法对长期水平荷载作用下的半模型试验进行了分析,利用PIV技术研究了吸力式沉箱基础前...  (本文共80页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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软土地基上吸力式沉箱基础的抗拔承载特性研究

随着石油、天然气和金属矿物等海洋资源开采活动由浅海向深海(水深大于500m)的推进,重力式、桩基导管架平台等常见的浅海平台形式不再适用而开始推广采用大型浮式结构,因此大型浮式平台结构在深海海底的锚泊问题对岩土工程提出了新的挑战。与浅海平台相比,深水海洋平台基础的系锚竖向荷载不再是向下的压力,而是上拔荷载,并存在着水平荷载和力矩荷载分量,所以传统的以受压为主的桩基等基础型式已不再适用,这就需要人们开发新的海洋平台基础形式。近年来国内外的研究学者们正研究和推广一种新型的海洋平台基础形式——吸力式沉箱基础,其比较适宜于软土地基和恶劣的海洋环境,具有运输与安装方便、工期短、造价低、可重复使用等优点,并可提供全方位锚固能力,抗拉力发挥稳定,更适合浮式结构作业要求。由于吸力式沉箱基础在工作机理上不同于传统的重力式基础和桩基基础,目前尚缺乏较为统一的认识与成熟的设计理论,而且工程中不可避免地要遇到大量的深厚软黏土等不良海洋土地基,因此必须发展...  (本文共135页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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倾斜荷载作用下吸力式沉箱抗拔性能试验研究

为了更加经济有效地开发海洋油气资源,张力腿平台(TLP)、立柱式平台(SPAR)、船形浮式系统(FPSO)、顺应式平台(CT)和半潜式平台(FPS)等新型海洋平台结构在工程中得到了广泛的应用。这些平台结构型式一般都是通过锚链与埋置在海床土体中的基础进行连接,因此随着这些新型海洋平台的应用,大型浮式结构在深海海底的锚泊问题对岩土工程界提出了新的挑战。深海海域环境十分恶劣,浮式结构锚泊基础形式的选择必须综合考虑上部结构构造、海床土质条件、复杂荷载组合、施工的可行性与经济性等多方面的因素。基于这些因素,在过去的10多年里,“吸力式沉箱基础”fsuction caissonfoundation)作为一种新的浮式结构基础形式受到全球海洋石油界的广泛关注,受到了众多石油公司的高度重视。本文围绕倾斜荷载作用下软土地基上吸力式沉箱基础的失稳模式及沉箱基础稳定性等方面进行了较系统而深入的探索研究。论文的主要研究工作包括下列方面:(1)通过对室内模...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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滩海吸力式桶形基础承载力特性研究

吸力式桶形基础是一种新型的海洋平台结构基础型式,它是伴随着边际油开发的需要应运而生的。这种新型的基础型式弥补了传统的导管架平台和重力式平台等固定式浅海海洋工程结构自重大、工程造价随水深大幅度地增加等不足;比较适宜于软土地基和恶劣的海洋环境,而且具有造价低、可重复使用等优势,被海洋石油专家誉为“导管架平台基础工程技术新时代的曙光”。随着我国在渤海以及近海海洋油气田的开发,桶形基础结构为软黏土地区海洋平台的建设提供了一条新路。然而,吸力式桶形基础在正常工作中,不仅受到上部海洋平台结构巨大自重及其设备所引起的竖向荷载的长期作用,而且一般往往遭受波浪与地震等所引起的水平荷载、力矩荷载的共同作用。目前,针对多种荷载分量共同作用的复合加载模式下吸力式桶形基础承载力特性的研究,尚缺乏被广泛认可的理论体系与计算方法,在我国进行实际工程应用还需要做大量的工作。因此,有必要针对复合加载模式下吸力式桶形基础结构的变形机理及其承载力特性,开展深入而系统...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

《人民长江》2017年18期
人民长江

饱和砂土吸力基础沉贯过程中渗流场分布

青岛266590)吸力基础是类似于倒置的“水桶”的一种钢制圆桶结构。安装时吸力基础首先依靠自身重力沉入海床以下一定深度,然后通过连接在顶部的抽水泵抽水,桶内外形成压差即吸力,吸力基础在吸力作用下进一步贯入土体中,当基础顶面与海床表面接触时沉贯结束。吸力基础最早应用于海洋工程领域可追溯到20世纪80年代,通常被作为海洋油、气平台的基础及锚固漂浮结构。近年来在海上风电工程中得到应用。相比于海洋工程桩基础及重力式基础,吸力基础具有施工快速,造价低及可重复利用等特点,有很好的应用前景[1]。海床中吸力基础沉贯至预定深度是保证其承载力达到设计要求的前提。目前国内外学者对砂土、粉土、黏性土及层状土中吸力基础沉贯特性进行了一系列研究[2]。Bjorn等通过开展砂土中吸力基础沉贯模型试验[3],发现随着吸力基础沉贯深度的增加,基础内部土体有效应力逐渐减小并趋于零。Andersen采用离心机试验方法研究吸力基础在砂土中沉贯过程[4],得出了基础内...  (本文共6页) 阅读全文>>

《门窗》2014年08期
门窗

浅谈吸力式桶型基础的应用与设计

1概述 形式应用的越来越广泛。这种基础安装方便,现场无需人工水吸力式桶型基础最早于20世纪70年代开始出现于在海洋下作业,一切都在生产车间建造好,现场操作安装即可。这一工程中。在此之前,海上石油开采平台锚固基础大多采用传统点对于深海海域海上石油开采平台锚固基础尤为重要,与浅海的打桩基础。这样,不仅难以保证稳定性,而且耗资巨大,通中人工尚能潜水作业不同,深海海域海水深度动辄上千米,这常在总投资中占有很大的比例,从而严重阻碍了海上石油工业远超于人类活动海水深度。传统的锚固基础在深海无法安装试的发展。为了解决这一难题,人们根据负压锚的原理?,仓ij造用,所以吸力式桶型基础几乎占据了深海锚固基础应用领域。了吸力式桶型基础。 此外,可回收再利用这一特征也是吸力式桶型基础在海上平台吸力式桶型基础主要有吸力桩和吸力沉箱两种形式[2]。 锚固基础中得以广泛应用的因素。其中吸力桩一般为钢质圆柱形筒体结构,底部敞开,顶部是封 2.4海底巡线锚固基础...  (本文共2页) 阅读全文>>

权威出处: 《门窗》2014年08期