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。     

北部湾盆地大尺寸隔水导管开窗再利用技术研究与应用

北部湾地区部分隔水导管桩管鞋发生变形,报废井槽在常规钻井工艺下无法利用。从隔水导管、桩土承载力、窗口强度等方面论证了隔水导管开窗可行性,分析隔水导管不同开窗点深度对桩土承载力的影响,建立隔水导管开窗口有限元分析力学模型,计算开窗后隔水导管轴向抗压、抗弯强度,分析了隔水导管不同开窗点深度、桩管偏斜对井口临界载荷的影响规律。结果表明,隔水导管开窗口处允许的轴向力随弯矩的增大呈线性关系降低,开窗处强度是决定井口允许载荷的主要因素;开窗点越靠近泥线,井口允许载荷越小;桩管下部偏斜将增加开窗口处的弯矩,降低井口允许载荷;当开窗点深度超过泥线 ２０ｍ后,开窗点深度、桩管偏斜对井口允许载荷影响较小。在南海西部首次实现大尺寸隔水导管开窗侧钻工艺,有效利用报废井槽,对后续报废槽口再利用具有借鉴意义。     

基于均匀和局部腐蚀模型的海上风电单桩基础承载特性

针对不同腐蚀形式对海上风电大直径钢管单桩基础承载特性的影响进行研究。基于Abaqus大直径钢管单桩有限元数值模型,分析均匀腐蚀、局部腐蚀以及均匀腐蚀与局部腐蚀联合作用对大直径钢管单桩水平和竖直承载特性的影响规律。结果表明：均匀腐蚀对单桩基础桩顶挠度影响显著,当腐蚀时间达20 a时桩身最大挠度增幅为15.9%,此时在局部腐蚀作用下其增幅仅2.0%;均匀腐蚀对单桩基础竖直沉降量影响较大,当腐蚀时间达20 a时桩顶沉降量的最大增幅为21.8%,此时在局部腐蚀作用下其增幅仅4.1%;在水平载荷作用下,局部腐蚀和均匀腐蚀均会导致桩身最大应力增大,且无论在水平载荷还是在竖直载荷作用下,在局部腐蚀处均出现小范围的应力集中现象。研究成果可为海上风电大直径钢管单桩基础防腐措施提供理论支持。     

海上风电开孔单桩承载特性数值模拟

为分析开孔对单桩基础水平方向和轴向承载特性的影响规律,采用Abaqus数值分析软件建立大直径单桩基础桩身开孔数值模型。结果显示：桩身开孔对大直径单桩基础的水平承载特性有一定的影响,当水平载荷为1 050 kN时,开孔桩桩顶的水平位移为0.030 m,无孔桩桩顶的水平位移为0.026 m,两者相差13.3%;桩身开孔对大直径单桩基础的竖直承载特性影响不明显,当轴向载荷小于12 000 kN时,开孔对桩的竖直承载特性的影响可忽略不计;桩身开孔导致应力集中现象,竖直载荷和水平载荷作用下的应力集中系数分别为4.2和1.1。研究成果可为海上风电施工建设提供参考依据。     

砂性基础大直径单桩水平承载力预测模型

研究江苏岸外辐射沙洲大直径单桩水平承载特性,基于现场试桩和有限元数值模拟相结合的研究方法,开展单桩水平极限承载力分析数值模拟。得到主要结论如下：试桩的桩身挠度在近桩底处趋于零,呈现典型的柔性桩特征;随着水平载荷的增大,试桩桩身最大弯矩逐渐增大,所在位置逐渐下移,约在泥面以下2.2D～2.5D处;提出大直径单桩水平极限承载力预测模型,基于该模型所得单桩水平极限承载力预测值与数值模拟结果相符得很好,平均相对误差仅4.9%,最大相对误差小于11%。     

海洋平台单列群桩效应的研究

主要研究具有大直径d（2.134m）、深贯入 l（96m）、小桩距 Sa（3.507m,其桩间距 Sa与桩径 d之比仅为 1.643）,而且桩数少（仅为一列,共2根桩）等显著特点的某海洋气田平台桩基群桩的竖向承载力的超群桩效应。现有的多种相关规范,并没有涉及到本文所述特殊条件下单列群桩竖向承载力的分析计算。因此,考虑管桩内土塞的闭塞效应,采用线弹性理论、港口工程群桩承载力折减系数法、建筑桩基规范法以及凭借已有模型试验结果进行计算等几种方法来分析该群桩竖向承载力的超群桩效应。通过进一步分析,总结出分析该类群桩效应问题较为实用的方法,以期对工程实践提供参考。     

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。     

泥浆护壁钻孔灌注桩事故分析及处理

某工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩,施工后桩承载力检测时发现承载力严重不足。文章针对泥浆护壁钻孔灌注桩单桩竖向承载力特征值不满足设计要求,分析事故原因,采取措施,以较小的代价处理后单桩竖向承载力特征值满足了设计要求。     

考虑空间效应的桩基础水平承载力特性分析

桩基础在水平力作用下的力学特性,是结构-桩-土相互作用分析中需要考虑的重要问题。以桩-土的相互作用为出发点,结合实际工程——文昌13-1/13-2平台的钢管桩,采用P-Y曲线法对桩的水平承载能力进行非线性分析。实例计算比较表明,在三维受力状态下,由于桩基础的非线性效应,简单地把单桩计算得到桩头等效非线性弹簧刚度作为结构边界条件可能导致比较大的偏差。对这一问题进行了分析,并给出了修正方法。     

浪溅区局部腐蚀对单桩基础承载特性影响的数值模拟

基于Abaqus桩基数值模型,对浪溅区局部腐蚀下的大直径钢管桩承载特性进行数值模拟分析。结果表明：局部腐蚀对单桩基础水平承载特性影响显著,对竖直承载特性的影响忽略不计;在水平载荷作用下,随着腐蚀深度的增加,应力集中范围自腐蚀区上端逐渐扩大至腐蚀区下端,且应力在腐蚀区中心达到峰值;在竖直载荷作用下,随腐蚀深度的增加,应力集中范围自腐蚀区中心向未腐蚀区扩展。研究结果可为海上风电单桩基础的防腐措施提供理论支持。     

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.     

隔水导管复合群桩竖向承载特性

基于有限元方法对阵列排布的隔水导管组成的群桩基础开展竖向载荷作用下的破坏模式研究,分析不同井口间距、桩数、桩径和桩长下隔水导管复合群桩基础的极限承载力和轴向载荷传递规律,结合隔水导管的结构特点,推导适用于隔水导管复合桩的群桩效应系数计算公式。研究表明：隔水导管复合桩群桩效应系数随距径比Sa/D1的增大、桩数N的减小、桩径D1的增大及不排水强度Su的增大而增大;增加变截面以下桩长L2,可提高复合群桩中心桩承载力发挥程度。与相同工况普通钢管桩群桩基础相比,隔水导管复合群桩基础的侧摩阻力发挥更加充分,群桩效应系数更高。     

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。     

裂缝对寒冷地区水面光伏支架PHC管桩力学性能影响

采用Abaqus数值模拟方法研究冻胀力作用下预应力高强度混凝土(Prestressed High-Strength Concrete,PHC)管桩开裂状态、纵向开裂时管桩的性能退化情况和极端风载荷作用下管桩的承载能力。研究发现:在无钢筋锈蚀的情况下混凝土裂缝对管桩整体弹性模量影响较小;开裂后的管桩在极端风载荷作用下裂纹尖端会有应力集中现象出现,但整体稳定性与未开裂的管桩相差不大。研究内容为保障冷湿环境下PHC管桩的正常运行提供一定的理论参考。     

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。