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。     

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。     

深海资源钻探吸力桩建井模式研究

在深水油气、天然气水合物钻探过程中，建立井口是保证钻井作业安全和时效的关键。吸力桩建井作为一种新型建井模式是目前世界海洋工程领域的研究热点，研究吸力桩建井模式对提高深海建井技术创新和提升建井效率具有重要作用。吸力桩建井模式主要依靠负压作用来安装吸力桩，对土壤扰动小，能大幅度提高井口承载力，入泥深度相比传统建井模式大大减小；吸力桩还能够扩展容纳多个井口，结合井筒预斜设计可以克服软地层造斜难题。介绍了吸力桩建井的工艺流程，给出了吸力桩和井筒的设计方法，并利用南海某深水井场的土质参数设计了适用于该井场的吸力桩和井筒。设计计算结果表明，吸力桩建井模式能够很好地适应于该南海深水井场。研究表明，吸力桩建井模式为深海资源勘探开发建井提供了新的技术途径。     

深水生产系统中吸力桩的承载能力计算

分析了水下生产系统在深海应用时所受环境载荷特点.通过对比,对目前应用较为广泛的几种水下生产设施的基础形式进行了研究.对打入桩、吸力桩和防沉板的适用环境条件、承载性能、安装便捷性和经济性进行了较为全面的分析,表明吸力桩的综合性能优于其他的基础形式,有广泛的应用前景.对吸力桩作为水下生产设施基础的受力情况进行了分析.根据吸力桩的结构和受载条件,说明了应用打入桩的承载能力计算方法来计算吸力桩的抗压能力和横向承载能力的合理性和局限性.     

深水吸力桩建井过程及承载力特性的试验研究

目前海洋工程中多为浅层吸力桩建井,相关结构设计复杂,不适合深水建井条件,为此,开展了深水吸力桩建井沉贯过程承载力特性的理论和试验研究。通过吸力桩建井过程的介绍,承载力模型的建立以及建井下入过程的模拟试验,计算和分析了吸力桩相关承载力及模拟试验结果。研究结果表明：吸力桩建井的承载力由侧向摩阻力和底部支撑力共同承担,且底部支撑力与侧向摩阻力的承载比例与吸力桩直径有关;随着外加载荷增大,吸力桩模型下入深度增加,侧向摩阻力系数先增大后减小,底部支撑系数减小;由于下入深度增加,底部支撑力占承载比例减小,比例系数降低。所得结论可为吸力桩建井施工以及后续的承载力计算提供技术指导。     

吸力桩式水下基盘结构优化研究与应用

对常规吸力桩式水下基盘结构进行了系统的优化研究。通过将吸力桩立柱与导向柱设计为同轴,适当加大导向柱高低桩高差、外径及壁厚,以及缩小吸力筒长径比,提高了基盘的承载力和抗撞击能力,降低了基盘贯入风险,并提高了安装精度。     

海上升压站导管架基础超长钢管桩安装技术

目前国内对于超长钢管桩海上安装一般是采用浮吊、起桩器、翻桩器等专用工具实现钢管桩起吊竖立、海上安装。以某海上升压站基础钢管桩的海上安装工程为例,介绍了采用一艘浮吊主副钩直接完成超长钢桩管竖立、海上安装的方案,阐述了钢管桩的海上起吊竖立和安装关键技术及难点,此方法能够摆脱超长钢管桩海上安装时对起桩器、翻桩器等专用工具的依赖,为以后类似项目提供新的思路和途径,对其他海洋平台钢管桩整体安装有一定的参考意义。     

“自立号”阻滑桩的设计与建造

“自立号”是一座沉垫式可移动海上工作平台,其沉垫上的阻滑桩是根据渤海海底土质条件及风浪条件需要在原设计沉垫上增设的。阻滑桩采用了吸力桩新技术。本项工程的设计及建造均通过DnV检验。本文概要介绍阻滑桩的设计及建造方法。     

"自立号"阻滑桩的设计与建造

“自立号”是一座沉垫式可移动海上工作平台,其沉垫上的阻滑桩是根据渤海海底土质条件及风浪条件需要在原设计沉垫上增设的。阻滑桩采用了吸力桩新技术。本项工程的设计及建造均通过DnV检验。本文概要介绍阻滑桩的设计及建造方法。     

海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测

目前桩体施工溜桩深度预测主要集中在大直径超长桩的打桩风险分析中,对海上隔水导管施工溜桩机理和深度预测缺乏研究,存在作业盲目性和风险性。通过对海上隔水导管施工中导管与平台几何关系分析、导管极限承载力计算和溜桩机理分析,提出了海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型。溜桩深度预测理论模型在我国某海域油气田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性。     

海洋平台钢桩可打入性分析方法及适用性研究

打桩是海洋桩基平台海上安装的关键环节之一,在钢桩设计阶段进行可打入性校核是保证顺利打桩的重要技术手段。文章介绍了当前海洋工程领域的打桩系统和打桩分析方法,并结合工程实例对不同打桩工况所采用的按土壤性质和按阻力性质进行阻力折减的方法、相关参数的取值及影响,以及方法的适用性进行了对比研究。最后结合国内海洋工程经验与现状,给出了进行钢桩可打入性校核与施工的一些结论和建议。     

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。     

水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇制造技术

随着海洋油气田开发不断向深水延伸,水下生产系统已经成为深水开发中的主要模式。水下中心管汇是水下生产系统中油气资源集输、水下控制的关键装备。通过对国内外水下中心管汇项目进行系统研究,选择深水典型水下吸力锚基础式带控制系统中心管汇作为研究对象,从其组成、关键设备接收技术要求、制造及测试工艺流程、技术风险点等方面阐述了水下吸力锚式中心管汇的制造、测试技术,为我国水下生产设施的制造提供借鉴。     

神经网络在平台桩基分析中的应用

针对海洋平台桩基模拟中存在的问题,将神经网络应用于桩基分析。在原BP算法基础上,依据桩基分析的特点,改进了BP网络,开发了适合于桩基分析的神经网络仿真系统,并给出了利用神经网络计算桩顶刚度矩阵的方法。计算实例表明,应用神经网络可以实现对桩基进行快速而准确的分析。     

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。     

海洋管道多点提吊的有限元分析

建立了海洋管道多点提升的有限元模型,考虑了管土作用的非线性和倾斜绳缆对提升的影响,引入了土体吸力的作用,并增加了对绳缆的模拟,运用ANSYS软件对海洋管道多点提吊的各个阶段进行了模拟计算,同时运用实例分析对所建模型进行了验证。分析结果表明,土体吸力对离地点附近管道的弯矩影响较大,对管道变形几乎没有影响;在提吊初期,管道的最大弯矩对土体吸力的大小较为敏感,最大弯矩随土体吸力的增大而增大,随着提吊高度的增加,土体吸力对最大弯矩的影响逐渐消失。     

固化土在海上风电单桩基础冲刷修复中的应用

为解决海上风电单桩基础施工过程中面对的冲刷问题,比较多种防冲刷方案,确认固化土方案为更好的修复方案,并将其应用于江苏某海上风电项目,获得了良好的效果。     

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。