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。     

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。     

新型海上风电机塔筒与导管架基础的筒式连接结构分析

针对海上风电机基础设计中存在的载荷承载机制不连贯的问题,依据工程实际,设计了一种新型海上风电机塔筒与导管架基础的筒式连接结构。在考虑了包括风电机塔筒底端运行载荷、自重、风载荷、波浪载荷、海流载荷等计算载荷基础上,采用通用有限元软件ANSYS对筒式连接结构及与之相连接的导管架基础进行建模,并依据控制变量法,建立对比结构模型。对筒式连接结构和对比结构在风海流联合作用下进行不同入射方向的数值模拟计算,并将计算结果进行比较,证实了筒式连接结构在结构形式与载荷传递方面的优越性,从而为海上风电机基础的设计提供一些参考。     

构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响

针对传统导管架平台在进行极限承载力分析时未考虑构件直线度缺陷对结果的影响问题,采用非线性逐步倒塌的分析方法研究构件不同直线度对导管架平台极限承载力的影响。根据直线度公式建立不同构件直线度导管架平台有限元模型,考虑导管架平台环境载荷作用,采用非线性倒塌分析方法计算导管架平台极限承载力。结果表明,导管架平台在45°方向强度储备能力最差,构件不直度使其极限承载力严重退化。     

浅海混凝土箱筒型基础结构采油平台研究

基于SAP2000有限元软件,对软土地基上混凝土箱筒型基础采油平台结构的合理尺寸、内力、沉降以及承栽力进行了分析,结果显示采油平台的沉降以及承载力等均满足要求。在渤海地区淤泥质软土地基上,混凝土箱筒型基础结构采油平台具有可行性,可在未来浅海采油平台设计中进行考虑。     

隔水导管复合管柱载荷转移技术

为降低导管架平台建造成本,采用将导管架平台载荷转移至隔水导管-水泥环-表层套管复合管柱结构的方式以提高导管架平台承载能力的方法。分析导管架平台与复合管柱结构相互作用的机理,并建立复合管柱结构与导管架平台刚性连接时的载荷转移效率计算模型及复合管柱结构极限承载力计算模型。以渤海典型六腿平台为例进行平台载荷转移分析,采用载荷转移方式在保证复合管柱结构强度和稳定性的前提下可将导管架平台12.5%的载荷转移至复合管柱结构且减少导管架平台桩管入泥深度,为导管架平台结构优化设计和简化施工提供理论指导。     

利用有限元法模拟较大桩靴拔出对筒型基础平台地基的影响

自升式钻井船和筒型基础平台都属于浅基础结构物。在完成钻井作业后 ,桩靴较大的自升式钻井船在拔桩中会对筒型基础平台的地基产生一定的影响。利用通用的有限元程序ANSYS软件 ,以渤海 8号自升式钻井船和歧口 17 2筒型基础平台为对象 ,在相同荷载和约束下分 3步模拟了自升式钻井船桩靴的拔出过程 ,就桩靴在拔出过程中对筒型基础平台地基强度的影响进行了三维有限元分析。分析结果表明 ,在设计中将地基承载力提高 10 % ,自升式钻井船就可以在桩靴距筒型基础筒体 12 5m以外作业     

深水吸力锚井口承载能力研究——以挪威Wisting油田水平井吸力锚井口为例

近年来随着特殊深水油气藏开发的需要,国外吸力锚筒体开始替代常规导管作为井口支撑的装置,例如挪威Wisting油田使用吸力锚技术钻成了极浅水平井。在国内,吸力锚作为深水钻井水下井口的使用尚处于起步阶段,需要对吸力锚井口承载力进行研究。该文基于API单桩轴向极限承载力经验公式的导管极限承载力计算模型,结合吸力锚负压置入受力情况进行研究,研究了吸力锚置入过程中瞬时承载力与随时间变化的实时承载力变化规律,构建了吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度的耦合计算模型。以挪威Wisting油田吸力锚设计参数及区域土壤不排水抗剪切强度为例,吸力锚承载力-土壤恢复系数-土壤强度耦合计算模型的计算结果与工程实际吻合,具有实际工程意义。     

导管架过渡段数值分析

为降低海上风机导管架基础重量,通过SACS有限元软件对斜撑式过渡段导管架、箱梁式过渡段导管架进行对比,分析两种导管架的杆件强度、泥面变形和承载力。提出一种改进的翼缘式过渡段,在极限载荷下,相对前两种过渡段结构而言,翼缘式过渡段结构应力小、重量轻。研究内容为导管架过渡段结构设计提供参考。     

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。     

受水流冲刷影响后的吸力桶基础水平极限承载力

以某海域海上风机吸力桶基础为研究对象,采用Abaqus有限元数值模拟软件,考虑基础在不同土层中由水流冲刷导致其周围土体缺失时吸力桶基础的水平承载力。结果表明,桶内土体的缺失对吸力桶水平承载力的影响不大,随着吸力桶基础外周围土体缺失的扩大,其水平承载力逐渐降低,并影响海上风机的正常使用。     

地震荷载作用下筒型基础对砂土抗液化性能的影响分析

为给近海风电筒型基础的抗震设计提供参考,通过数值模拟软件FLAC 3D,分析地震荷载作用下筒型基础对土体抗液化性能的影响。重点研究筒型基础内部及周围土体的孔隙水压力、竖向沉降和总应力的变化规律。结果表明:筒型基础顶面竖向荷载的施加以及筒壁侧向环箍效应有利于提高土体抗液化性能;土体沉降与地震作用时间及地震波波动峰值相关,地震作用后筒内顶部土体沉降量最大。     

分体式吊装对导管架基础竖向承载特性影响的数值模拟

以庄河海域3 000吨级海上升压站为例,基于Abaqus有限元软件建立海上升压站导管架基础模型,进行海上升压站上部组块分体式吊装对导管架基础竖向受荷特征影响规律的数值模拟研究。结果表明：采用分体式吊装方案后,升压站基础总沉降量比整体加载方案小,但基础沉降不均匀;升压站基础承受的竖向载荷与整体加载方案相比差别不大;升压站基础桩身变形略大于整体加载方案,相对容易导致桩周土体发生破坏。 虽然分级加载方案与整体加载方案相比对导管架基础的承载特性有一定的不利影响,但考虑到施工成本,可采用分体吊装方式进行施工。研究成果可为海上风电类似工程提供参考。     

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。     

负压桶形基础地基竖向承载力研究

针以负压桶形基础的特点和工作机理,通过有限元计算,分析了竖向力作用下单桶基础的地基破坏模式,阐明了能够反映单桶基础地基竖向承载力特性的计算关系式,进一步对多桶基础地基竖向承载力的变化规律做了分析,结合模型试验结果,给出了计算多桶基础的地基竖向承载力的方法。     

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。