深水海上风机吸力桶导管架基础承载特性

针对海洋深水环境,设计适应70 m水深的四桶导管架结构形式,并在此基础上设计相同高度和主腿斜度的三桶导管架基础。采用Abaqus有限元软件建立导管架结构-吸力桶-土体整体有限元模型,通过对比分析探究海上风电深水吸力桶导管架基础的承载力特性。研究发现：吸力桶与土体的位移一致性程度可反映基础水平极限承载力大小,四桶导管架基础的综合承载特性优于三桶导管架基础;加载高度对四桶导管架基础的水平承载力特性有重要影响,基础水平承载力随着加载高度增加逐渐减小;加载方向对四桶导管架基础水平承载力影响较小。     

风浪流作用下考虑筒-土接触的吸力筒导管架响应

以中国南海某海上风电吸力筒导管架基础为分析对象,以50 a重现期极端工况为载荷条件,考虑筒-土接触建立全三维有限元模型,对吸力筒导管架的安装角度和结构强度、地基沉降以及筒基承载力进行分析。结果表明,当基础安装方向与浪流作用方向的相对作用角为120°时,基础所受载荷响应最小。地基承载力和基础强度满足要求。在基础及风机安装过程中最大产生0.431 m土体沉降,应为基础预留足够的沉降量。     

水下管汇吸力桩竖向极限承载力研究

吸力桩是海洋油气资源开发工程中水下管汇设施常用基础形式之一。为明确竖向载荷作用下吸力桩周围土体的影响范围及解决吸力桩的竖向承载力计算问题,采用理论公式计算和有限元仿真两种方法对极限承载力进行求解,采用数值软件建立了数值分析模型,利用位移控制方法,得到了吸力桩的载荷-位移曲线,并得出吸力桩的竖向承载力约为7 000 kN,规范公式计算得吸力桩竖向极限承载力为6 582. 4 kN,并与数值分析结果进行对比,结果显示,有限元分析求得的吸力桩竖向承载力与理论公式计算结果偏差为6. 34%。通过分析吸力桩周土体的屈服过程,发现在加载初期,屈服主要出现在桩端土体,随后桩端屈服区不断扩展,顶部土体开始出现屈服,并逐渐向下扩展,最终整个屈服区完全贯通。研究结果可为吸力桩竖向极限承载力分析提供技术参考,对吸力桩的稳定性和安全性评估具有一定的指导意义。     

吸力式桶形基础抗拔承载力特性试验研究

为了了解吸力式桶形基础在饱和粉细砂中的抗拔承载力特性,对不同桶高、不同加载速率下的桶形基础进行了室内小模型抗拔承载力试验。结果表明,桶高和加载速率对桶形基础抗拔承载力有着显著的影响。根据试验结果分析了桶形基础抗拔承载力的作用机理。     

海上吸力基础式风机结构动力响应研究

由于海上风机受到风浪流荷载的长期作用，因而其动力响应问题成为风机结构设计的关键问题。针对上述情况，以5 MW吸力基础固定式海上风机为研究对象，充分考虑风机基础与土的相互作用等非线性荷载，利用有限元方法建立了综合考虑空气动力、水动力和土壤约束力作用的海上风机整体动力耦合分析模型，在多荷载工况组合下进行了海上风机结构的动力响应分析。研究结果表明，海上风机整体结构位移最大区域在塔筒顶部，应力最大区域在吸力基础与风机塔架的连接处。通过对线性叠加法和Turkstra准则的对比分析验证可以看出，采用Turkstra准则能更准确地获得对风机结构动力响应最不利的荷载组合方式。     

水平动载下桶型基础周围土体软化的离心机模拟

为了探讨海洋平台桶形基础在水平动载荷下的响应特性,为实际工程设计提供依据,本文以等效动冰载作用为例,对饱和砂土地基上桶形基础的动力响应进行了离心机实验研究.通过实验发现,沿深度方向,孔隙水压力从土体表层到土体下部逐渐减小,当土体表层已液化,下部土体(桶底面高程位置)的孔隙水压力增加还很小,桶的总承载力降低约17%.;沿水平方向,孔隙水压力发展从桶壁近区到远处逐渐衰减,在离桶壁3%桶直径处,液化指数(孔隙水压力除以初始有效应力)已为1.0,在离桶壁23%桶直径处,液化指数为0.4.随载荷幅值增加,土体软化、液化发展加快;在实验范围内,随压重增加,上部土体影响增加;在桶直径一定条件下,土体响应随桶高的减小而增加.     

海上风电吸力桶结构分析

针对实际工程条件，创新性地设计一种全新吸力筒形式，并借助SACS软件构建综合考虑土壤影响的吸力筒导管架风机模型。在极端工况下，详细分析该结构的性能。结果表明，在外部极端载荷作用下，导管架结构可满足工程要求，确保结构的整体稳定。采用Abaqus软件对过渡段和吸力筒部分强度进行精确校核，计算结果表明两者的强度均满足设计和使用需求，具备足够的承载潜力和稳定性。分析表明新设计的吸力筒在复杂工程背景下表现出色，为类似工程的设计与优化提供了可靠参考依据，同时也丰富海上风电吸力桶基础的研究与实践。     

等效动冰载下桶形基础的响应

对饱和砂土地基上等效动冰栽下桶形基础的响应进行了实验研究。考察了均匀土层情况下的变形和影响区域，对承栽特性进行了分析。结果表明，由于动冰栽的作用，桶基周围土体逐渐软化甚至液化，土体强度降低，桶逐渐下沉，桶周围影响逐渐扩大，但是变形和影响区的发展逐渐达到一个稳定状态。该稳定状态可以作为工程设计时的一个重要参考。     

吸力桩基础设计与建造安装关键技术研究

以南海某工程项目为例,在简要介绍吸力桩基础结构特点的基础上,对吸力桩基础方案进行比选,而后详细介绍了吸力桩基础设计关键技术,包括设计基础、主要设计校核工况、基础承载力计算、吸力桩置入过程分析等,最后论述了吸力桩基础建造及海上安装的关键技术,重点包括建造过程的建造工序、焊接质量控制、焊接变形控制、尺寸控制、精度控制、重量...     

深水吸力桩承载力学特性及稳定性分析

吸力桩具有高承载力、施工工序简单等特点,在深水钻探建井作业中具有广阔应用前景。分析了吸力桩在深海表层作业安装到位后不同条件下的承载特点,采用离散元数值模拟方法进行计算,揭示了吸力桩在不同性质土体中实时承载力的变化规律,研究了吸力桩安装到位后实时承载力随静置时间的恢复规律以及横向弯矩对吸力桩的稳定性影响规律。研究结果表明：海底土的不排水抗剪强度越高,吸力桩安装到位的承载力越高,但是恢复时间越长;安装到位后,随着吸力桩桩筒外承载力的增加,桩筒内的承载力逐渐降低,到了一定时间后会趋于稳定;吸力桩受到的横向弯矩越大,崁固端位置越靠近深部;通过与前人试验对比,验证了吸力桩顶板和裙板承载力分布特点。研究结果可为吸力桩在深海表层建井设计和现场施工提供参考。     

筒形基础在海底管道维修中的应用研究

筒型基础具有支承、沉拔、气浮及升降4个方面的基本功能,是具有广泛应用前景的新型海洋工程基础。开发筒型基础这4个方面功能在永久性或临时性海洋结构物或海洋装置上的应用,可使工程得以简化,使经济效益明显提高。在海底管道维修领域,筒型基础可作为管道支承结构、维修舱基础及管道提升装置等。对筒型基础在海底管道维修方面应用的可行性进行综述分析,同时对渤海渤西管道维修常压干式舱的设计及其在维修工程中的应用情况作一介绍。     

滩海平台桶型基础模型承载力试验研究

通过模型试验探索滩海平台桶式负压桩基础与软土地基相互作用的机理及桶型基础在竖向、水平荷载作用下的软土地基承载力情况,确定地基的破坏模式,提出桶型基础的承载力近似计算方法,为桶型基础在滩海构筑物中的应用提供了依据。     

埋弧自动横焊在海上风电导管架吸力桶环缝焊接的应用

针对某海上风电导管架吸力桶管径大、筒壁厚且立式建造导致的焊接工作量较大的问题,采用埋弧自动横焊焊接工艺,通过坡口设计、焊接工艺参数的合理选择,克服了横焊埋弧焊焊接过程中铁水下垂、层间未熔合、焊剂敷洒等操作难点,实现了埋弧横焊在吸力桶环缝的应用。风电导管架吸力桶埋弧自动横焊的焊接工艺试验结果显示,焊缝外观、硬度、力学性能均符合相关标准要求。该工艺的应用表明,吸力桶环缝焊接作业效率得到大幅提升,并且节约了人工成本。     

重力安装式裙板锚承载特性及最优系泊点

海洋中的地质条件复杂,为解决常用的吸力锚基础无法在高渗透性土壤中进行安装的问题,结合某海域实际地质条件,提出一种重力安装式裙板锚,并采用理论计算和数值模拟方法对该锚固基础的承载力进行计算,对其最优系泊点的位置进行探讨。分析结果显示：增加裙板的高度可有效提高重力安装式裙板锚的承载力,降低其重量,安装比吸力锚更简单快捷;采用现有规范进行计算,得到的承载力的计算结果偏于安全;由于裙板较高,重力安装式裙板锚也存在最优系泊点,在本计算条件下,最优系泊点位于筒形结构的约下1/5处。重力安装式裙板锚可作为海洋工程锚固基础的一种选择。     

钻井船插桩对海洋平台桩基影响的数值研究

运用耦合欧拉-拉格朗日(Coupled Euler-Lagrange, CEL)方法对钻井船就位插桩过程引起的土体响应进行分析,得到钻井船插桩过程引起的土体响应规律。在此基础上,研究钻井船桩靴对邻近海洋平台桩基的影响,结果表明:距桩靴最近的桩基受到的影响最大;随着钻井船桩靴贯入深度增大,桩基应力逐渐增大,桩基最大应力位置逐渐下移;桩靴对其斜下方处桩基应力和水平位移影响最大。钻井船插桩过程对邻近海洋平台桩基周围土体影响深度为桩靴插入深度,桩靴对桩基承载力和轴向位移影响较小。     

桶形基础竖向承载力理论计算方法及土性参数的敏感性分析

提出具有浅基础特点的桶基平台承载力计算可采用经典的地基承载力公式．并通过试验数据进行了土性参数的敏感性分析，阐明在特定工程的基准参数集下土性参数对地基极限承载力的不同贡献，为设计和施工提供理论的依据。