埋设管道竖向抬升时的土体抗力研究

利用有限元软件ABAQUS来建模分析海底埋设管道在疏松、中等密度和致密砂土中不同埋深比下,管道竖向抬升时土抗力随位移的变化。分析结果表明,砂土的竖向土抗力随埋深比增加而增大,竖向土抗力达峰值时管道的竖向抬升位移也随之增大,砂土越密实最大竖向土抗力越大;当埋深比为2、3、4时,土体表面有明显的隆起现象;达到最大竖向土抗力时管道的竖向位移随着埋深增加而增大。分析结果与试验结果和理论结果相符,验证了有限元分析计算的可行性。最后指出,研究管道隆起屈曲过程中竖向土抗力的发挥过程和变化规律具有实际的工程意义。     

软土地基预制桩上浮问题研究的对策

针对软土地基桩基工程中出现的挤土桩上浮问题,结合工程实例,对浙江沿海地区某石化项目中发生的预制混凝土方桩上浮现象进行了原因分析。渗透性很低的淤泥质土在打桩过程中产生的较高孔隙水压力使桩体向上挤动;打桩顺序不合理会导致群桩基础沉降不均匀。提出了预防和减小预制桩上浮的措施,如根据土质情况采取针对性的施工方法、沉桩结束后实施复打等相关措施。就本工程中出现的桩体上浮导致基础不均匀沉降问题采取了堆载预压的对策。工程实例表明,采取合适的重量进行堆载预压是解决桩上浮引起基础沉降的有效补救方案。     

波流作用下导管架平台桩基冲刷试验研究

海洋导管架平台桩基冲刷受到环境条件(波浪和海流)、桩径大小和海床表面土体复杂特性条件影响,现场分析极其困难。现有各种桩基冲刷计算理论均建立在一定的简化假设基础上,与实际桩基冲刷状况存在一定程度上的偏差。以JZ20-2MUQ型导管架平台为原型做缩尺模型试验,与理论分析相比,能够更加真实地模拟出桩基冲刷现象以及形成的冲刷坑形态和大小。利用试验测量数据研究了各影响因子对桩基最大冲刷深度的影响,且用Origin数据分析软件对各影响因子的数据进行准确拟合处理,得出导管架平台桩基冲刷在粘土条件下最大深度非线性回归公式,该公式概念清晰,具有很好的实用性,可为基于冲刷的导管架平台桩基设计提供科学依据。     

硬土层地基破坏模式及承载能力有限元分析

存在硬土层的层状地基承载能力分析是自升式平台插桩分析的关键问题。目前对于成层土地基的极限承载力往往采用近似的方法进行计算,对地基土的破坏机制以及中间荷载下土体的应力、应变情况等问题未得到很好的解决应用有限元法(FEM)对自升式平台在硬土层地基中插桩时地基土的破坏模式和承载能力进行了分析,研究表明,B/H越大,下伏软土层越容易发生塑性破坏,极限承载力明显下降,当B/H<0.3时可以忽略下伏软土层对地基承载力的影响有限元法与3:1扩散法计算的地基极限承载力结果十分接近,通过对某平台就位实例的分析表明,有限元法分析结果与实测结果较为吻合。     

饱和粘土中导管架平台单桩水平承载力分析

运用ABAQUS有限元分析软件,建立饱和粘土中单桩的桩土耦合模型,对现役导管架平台桩基在水平载荷下的承载问题进行了数值分析。分析结果表明,6倍桩径以上为桩的关键受力部位,平台设计时桩从泥面往下6倍桩径处必须加厚处理,保守设计为12倍桩径;最大土抗力出现在2.5倍桩径处,最大位移为土表面;水平载荷下桩土的承载部位主要集中在上部,土抗力出现最大值的位置比桩出现最大弯矩的位置要往上,并且土抗力不会随着深度的增加而无限增大。该项研究结果对平台的设计及现役导管架平台的评估有一定参考价值和指导作用。     

砂土中夹层对预应力管桩的影响

在某工程基桩的施工过程中,存在夹层的砂土作为预应力混凝土管桩桩端持力层时,个别桩在施工过程中桩基反力不满足设计要求。这种现象结合该桩型的施工工艺和地基土层条件,分析了该现象产生的原因;同时,对影响桩基质量的诸多因素进行了分析,并提出了相应的处理方法。     

桩基础承载力时间效应研究现状综述

桩基础承载力随着时间推移呈逐渐增大的趋势，这就是桩基承载力的时间效应。本文列举了软粘土地基中单桩、群桩及砂土地基中桩基承载力时效的若干典型实例，介绍了桩基承载力时效机理，综述了国内外的研究现状及趋向，并提出建议。     

水平荷载下基于桩-土相互作用的定位桩承载能力

研究挖泥船定位桩在桩顶水平载荷下的承载特性,引入p-y曲线描述桩-土界面的非线性接触,分别基于连续算法及微元法建立桩-土相互作用下的定位桩"梁"力学模型,对其桩身内力及位移分布进行探讨。实例表明,桩细长比、土体特性以及桩基深度等对定位桩承载能力都有较大的影响。在作业区域土体性质确定的情况下,可通过增加桩径及定位桩插桩深度来提高定位桩水平极限承载能力。     

海洋石油桩基平台射流辅助沉桩实验

针对海上沉桩施工中容易出现的停锤后打桩困难甚至拒锤现象,提出了高压水射流辅助沉桩的技术设想,并设计了海洋石油桩基平台射流辅助沉桩模型实验装置。通过该实验装置测试了6种不同形状喷嘴产生的射流对土塞表面的作用力,并对土体内应力分布状态进行数值模拟实验,得到了6种喷嘴射流作用下土体内的最大应力和最小应力,验证了模型实验结果。海洋石油桩基平台桩基建设过程中,采用高压水射流辅助沉桩提高桩基建设效率是完全可行的。等变速型喷嘴有限喷距最长,作用在土塞表面中心处的压力也最大。研究结果为海洋石油桩基平台射流辅助沉桩原理样机试制提供了重要依据。     

自升式钻井平台插桩深度计算及几个问题的探讨

在海上油气的勘探和开发中,自升式钻井平台发挥了很大的作用。自升式钻井平台就其基础类型不同分为桩基式和沉垫式2种。本文就桩基式钻井平台的桩靴在均一黏性土、砂土及粉土上的插桩深度计算方法及其强度参数的选取等问题进行探讨。     

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。     

地基边界条件对自升式平台桩腿承载性能的影响

针对深水自升式平台桩靴边界条件模拟问题，以某300英尺(1英尺=0.304 8 m)自升式平台为例，采用ANSYS有限元软件进行静力分析和极限承载力分析，对比常规铰支和弹性基础约束条件对自升式平台桩腿强度的影响，进一步探究不同桩-土边界条件对桩腿极限承载力和失效模式的影响。结果表明：弹性基础约束方式可有效降低重力二阶效应(p-Delta效应)的影响程度，使相应工况下的有效应力明显减小，在这种约束方式下计算得到的桩腿刚度更大且桩腿会率先进入塑性阶段；铰支约束过于保守；在2种边界条件下桩腿的失效模式也有较大差异。研究结果可为自升式平台的设计提供参考。     

渤海导管架平台外挂井槽对桩基承载力的影响

外挂井槽技术可经济有效地满足现有平台增加井槽的需求,但外挂井槽方案的实施受到多种因素的影响,其中桩基承载力是影响外挂井槽方案是否可行的重要影响因素之一。以渤海油田4腿平台为例,将外挂井槽对桩基承载力的影响分为3个方面,重点分析外挂井槽引起的水平载荷变化、垂向载荷变化和修井机井位变化对桩头力的影响。对比平台外挂井槽改造前后桩头力大小,总结外挂井槽改造引起平台桩头力的变化规律,对平台桩头力的变化进行预估,预估结果误差较小,在前期研究方案设计阶段可作为外挂井槽方案是否需要增加桩腿的判断依据。     

新型多功能桩基试验系统的研制

桩基稳性对自升式钻井平台作业安全影响很大。国内针对桩基稳性的研究较少,更缺乏相应的试验装置。为此,设计了新型多功能桩基试验系统。该系统可以开展自升式钻井平台插桩、拔桩和穿刺等常见的桩基稳性试验研究,为自升式钻井平台在作业区域插桩深度、拔桩阻力的准确预测以及穿刺机理的深入研究提供了一个良好的试验平台;加装冲桩系统后,还可以开展自升式钻井平台拔桩时的冲桩效果分析和采用冲桩的方式主动穿透硬地层机理研究,扩展了试验系统的功能;能方便、快速地模拟自升式钻井平台作业过程中桩基与海土的相互作用,从而为自升式钻井平台能否到某区域特别是陌生区域作业的快速决策提供有力的技术支持。     

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     

介绍三种强膨胀性地基土深基础施工方法

在苏丹南部穆格莱德盆地油田设施场区岩土工程分析与评价的基础上,总结了在强膨胀性地基土上实施钢管桩、混凝土、钢管桩—混凝土3种深基础方法的技术要求。当建筑(构)物的基础直接坐落在自然土层(强膨胀性地基土)上时,雨季基础易隆起,旱季则易下沉、开裂,从而造成上部结构倾斜或倒塌。因此需采取相应的措施来消除或减轻土的胀缩性,进而减轻对拟建建筑物的有害影响。推荐钢管桩作为重要或大型设备的深基础;对基础变形和承载力要求较高的发电机、烟囱等,采用钢管桩—混凝土深基础方案。     

素混凝土桩复合地基在罐基础中的应用

素混凝土桩复合地基采用桩土共同承担荷载,既发挥了桩体材料的潜力,又利用了天然地基的承载力,且施工工艺简单,适应范围广。但是,素混凝土桩复合地基为刚性地基,需配刚性承台,造价较高。在日照—东明原油管道工程末站原油罐区的土建工程中,油罐(直径80 m,高20 m)罐基础采用了素混凝土桩复合地基配柔性承台的方案。素混凝土桩桩径0.5 m,有效桩长18.0 m,桩间距2.0 m,等边三角形布桩,桩采用C20混凝土浇筑,桩顶增加了直径1.2 m的桩帽,且还增加了桩顶处柔性垫层的厚度,在柔性垫层下铺设了土工布。充水预压结果显示,观察点的最小沉降量为70 mm,最大沉降量为100 mm。罐地基沉降均匀,沉降量与计算值的误差在规定范围内。近一年的安全运行证明,此工程各项指标均达到了设计要求。     

基于p-y曲线法的风机基础侧向承载力

采用有限元软件Abaqus对海上风机固定式4桩基础侧向承载能力进行数值计算。使用三维有限元法和p-y曲线法分别对简单均匀桩的位移响应进行分析,验证p-y曲线法的准确性。使用p-y曲线法分析桩径为3.2m的4桩基础侧向承载力,并与桩径为8.0m的单桩基础侧向承载力进行对比,表明桩径为3.2m的4桩基础侧向承载力明显优于桩径为8.0m的单桩基础。所得结论为海上风机桩基础形式的选取提供参考,并为今后采用p-y曲线法对桩基础侧向承载力的快速计算提供参考。     

海洋桩基平台生活模块的隔振研究

针对海洋环境引起的桩基平台的振动,提出采用叠层橡胶支座为其生活模块进行隔振。对简化后的计算模型进行了理论分析,给出了水平限位措施和支座稳定性的校核方法。通过算例计算,研究了隔振效果,以及支座水平刚度、外激励频率与生活模块响应的关系。