黏土中隔舱吸力式钢圆筒安装及水平受荷试验研究

近年来大直径钢圆筒结构在离岸人工岛工程中得到应用,如港珠澳大桥人工岛即采用振动下沉的方式安装钢圆筒,该方法对施工条件、装备以及施工控制技术要求较高。提出一种新型隔舱吸力式钢圆筒结构,在钢圆筒内部设置隔舱板,将结构分为上下两个隔舱,通过对下舱抽气实现隔舱吸力式钢圆筒在负压作用下的下沉安装。设计了隔舱吸力式钢圆筒安装及水平承载力模型试验,对比了负压贯入的隔舱吸力式钢圆筒和压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力及承载特性,分析了改变隔舱吸力式钢圆筒上下舱高度比L1/L2对其沉贯过程及承载特性的影响。结果表明,采用负压吸力沉贯的隔舱吸力式钢圆筒相比于采用压力贯入的传统钢圆筒结构的贯入阻力减小,水平极限承载力提高。在极限水平荷载作用下,随着隔舱吸力式钢圆筒的L1/L2从2.28减小到1.00、0.56,转动中心位置上移,水平极限承载力及弯矩承载力得到显著提高。

黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能试验研究

为了研究黏土地基中斜向荷载作用下吸力式沉箱的承载性能,开展了一系列室内模型试验,分析了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础在不同角度和不同加载位置的极限承载力及荷载-位移变化规律.通过ABAQUS建立了吸力式沉箱基础的斜向受荷三维数值模型,分别采用长径比为3和6的模型探究了加载位置对基础极限承载力的影响,进而确定了沉箱基础最优系泊点的位置,并基于极限包络线方法提出了斜向荷载作用下吸力式沉箱基础极限承载力的计算方法.结果表明:当荷载方向与水平向的夹角小于30°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较大;当荷载方向与水平向的夹角大于45°时,加载位置深度对基础极限承载力的影响较小.在基础承载力受加载位置影响较大的斜向荷载角度范围内,随着荷载角度增加,其对应的最优系泊点位置有所上移.

三筒吸力式导管架基础循环承载特性研究

为研究长周期循环荷载对多筒导管架基础水平承载力的影响,在砂土地基中开展物理模型试验,考虑循环加载次数、循环幅值比及对称比等因素为变量,对基础在循环加载后的水平单向极限承载力进行分析。结果表明:随着循环荷载幅值比和循环次数的增加,基础周土的致密性得到有效提高,进而增强了水平极限承载力。同时循环荷载对称比的增加会减小基础的水平承载力。说明水平单调承载力受循环荷载极值差的影响,差值越大对于基础周土的致密化效果越好,水平承载力越大。

深远海海上风电场吸力式四桩基础稳桩平台施工技术探讨

从世界海上风电建设与规划来看,离岸距离大于100km、水深超过50m的深远海域风能资源更加丰富,海上风电未来将呈现规模化、集群化、深远海化的特点。目前我国海上风电由近海、浅海向深海、远海发展的趋势已经形成,然而海上风电建设本来就技术难度大,从近海走向深远海,难度系数更是成倍增加,特别是对桩基础的垂直度和水平位置等要求更为严格。本文以广东阳江青洲海域导管架基.础施工服务工程为例,该项目位于广东省阳江市沙扒镇附近海域内,场址涉海面积约7369km2,泥面高程-45~-48m,中心离岸距离约75km。本文通过介绍了吸力式四桩基础稳桩平台的结构特点及施工工艺,阐述了施工过程中的安装机制,工程实施效果良好,施工过程安全稳定,为同类工程实施提供借鉴意义。

海上风电吸力式导管架施工效率提升创新与应用

长乐A区海上风电场作为国内首个水深超40 m、离岸距离超过40 km的海上风电场,大规模采用三筒吸力式导管架作为海上风电风机基础,对三筒吸力式导管架施工工艺进行创新与实践,提高了施工工效,降低了作业风险,丰富了海上风电领域吸力式导管架的施工经验,可供海上风电吸力式导管架基础应用提供参考。

海上风电吸力式导管架吊索具改造及应用

海上风电吸力式导管架基础高度高,施工现场海况差,导致施工人员高空挂钩施工难度大、安全风险高,目前无成熟经验可以借鉴,给现场施工带来了巨大的挑战。长乐外海海上风电场C区项目开创性地研发了一套自动化吊具用于吸力式导管架基础的吊装作业,该吊索具充分应用了无线通讯、物联网等信息化技术,能够有效地解决吊具高空对位困难和人员高空作业安全风险高这两大难题,该吊索具共完成了41台吸力式导管架基础安装任务,证明其技术先进、性能稳定可靠,具有巨大的推广价值,有利于推动海上风电行业技术进步。

海上风电吸力式导管架基础施工及风险分析

吸力式导管架基础具有现场施工速度快、施工过程噪音极小、抗倾覆承载力强及可重复回收利用等优点,是未来海上风电发展的必然趋势。依托长乐外海海上风电场C区项目,通过实施吸力式导管架基础现场施工作业,总结了该类型基础的施工经验及存在的风险,并提出了相应的解决措施。研究成果对后续海上风电项目吸力式导管架基础施工具有借鉴意义。

浅析吸力式导管架基础沉贯施工监测技术

以福建外海某海上风电场项目为例,对吸力式导管架基础沉贯施工过程中的监测内容、监测目的及测点布置进行研究。通过安装应变计、土压力计及孔隙水压力计并接入采集系统,实时监测沉贯过程中的基础应力、土压力、孔隙水压力,解决了吸力式导管架基础沉贯施工中诸多技术问题,为类似项目提供了参考意见。

粉土中吸力式桶形基础沉贯及抗拔特性试验研究

吸力式桶形基础的负压沉贯控制和抗拔承载力确定是海洋钻井平台和海上风电机组多桶基础以及深海吸力锚基础设计和施工中的关键问题。通过室内大比例模型试验研究了吸力式桶形基础在饱和粉土中的负压沉贯及抗拔特性。负压沉贯试验结果表明负压并不能明显减小吸力式桶形基础在粉土中的沉贯阻力,基于CPT试验结果可较为准确地预估沉贯施工所需负压,从而确保沉贯的顺利实施和防止沉贯过程中地基发生管涌破坏。不同加载速率下的上拔试验结果表明存在一临界加载速率,当实际加载速率超过该临界值后,加载速率对吸力式桶形基础的抗拔特性影响较小。结合桶体及桶外土体的变形,提出了粉土地基中不同受力状况下吸力式桶形基础的抗拔承载力计算方法。

海上风电机组吸力式桶形基础承载力分析与设计

吸力式桶形基础由于施工方便的优势将成为海上风电机组的一种重要基础型式。针对海上风电机组承受巨大倾覆弯矩荷载的受荷特性,基于单桶基础模型试验获得的变形模式和桶-土相互作用力,提出了单桶基础基于变形控制的倾覆弯矩承载力分析方法,突破了现有基于极限状态的承载力分析方法;基于多桶基础模型试验及相应的排水状况分析,提出了多桶基础倾覆弯矩承载力分析方法。从而为海上风机吸力式单桶基础和多桶基础承载力分析提供了有效方法。桶体高宽比和直径及单桶直径和桶间距分别决定了风机单桶和多桶基础的倾覆弯矩承载力。在一次典型风暴潮下,粉土地基中风机多桶基础桶内的负压来不及消散,其承载力可按不排水情况进行分析,此时桶内负压的存在将大幅提高多桶基础的整体抗倾覆性能。最后将所提出的承载力分析方法应用于某典型海上风机的基础设计中,供类似工程借鉴参考。

砂土中吸力式沉箱基础抗拔承载特性试验研究

通过一系列的室内模型试验研究了砂土中吸力式沉箱基础的抗拔承载特性,着重分析了沉箱的长径比、荷载作用角度和荷载作用点位置的影响。试验中考虑了3个长径比,5个荷载作用角度和5个荷载作用点位置。试验结果表明,不同工况条件下吸力式沉箱基础在被拔出前所表现出来的荷载-位移特性各不相同。增大沉箱的长径比,可以显著提高吸力式沉箱基础的抗拔能力,但长径比的改变不影响吸力式沉箱基础的位移特征。荷载作用方向越接近于水平方向,吸力式沉箱基础的抗拔能力越强。当吸力式沉箱基础承受竖向上拔荷载作用时,荷载作用点位置的变化对其承载力的影响可以忽略;除荷载作用角度为90°外,荷载作用于沉箱高度的2/3和3/4处时,基础的抗拔能力最强。

海洋平台吸力式基础的研究与进展

吸力式基础平台是近年开发出的一种新型海洋平台,由于多种优越性而受到各国石油部门的重视,并引起许多研究人员的关注.对有关吸力式基础的沉贯、稳定性以及与分析密切相关的冰激振动、土的动载下的本构研究进展进行了综述.并在最后针对海洋地区的条件提出了今后研究的重点问题,包括:沉贯阻力特性、动载下基础的软化特性和液化可能性、合适的土动力本构关系和数值方法、实验方法及模型律等.

海洋平台吸力式基础的土工离心模拟研究与分析

综述了国内外已开展的海洋平台吸力式基础的离心模型试验研究,重点讨论了应用离心机模拟吸力式基础承载特性的研究现状。

砂土中吸力式沉箱基础的最佳荷载作用点位置模型试验研究

通过一系列模型试验研究了倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的最佳作用点位置，试验中考虑了荷载作用点、荷载作用角度和长径比3个重要因素。基于模型试验得到的荷载一位移曲线，采用合适的破坏标准确定了各工况下吸力式沉箱基础的抗拔承载力，根据承载力的变化规律分析确定了吸力式沉箱基础的最佳作用点位置。结果表明，荷载作用角度对吸力式沉箱基础承载力的影响显著，当荷载水平作用于基础时，其承载力最大。荷载作用点位置对吸力式沉箱基础承载力的影响取决于荷载作用角度的大小，当荷载作用角度较小时，荷载作用点位置的影响显著，且最佳作用点位置位于沉箱高度的2／3-3／4处；当荷载作用角度较大时，荷载作用点位置的影响很小，可以忽略。结合荷载与吸力式沉箱基础的转角关系，分析了荷载水平作用于最佳作用点下吸力式沉箱基础的破坏模式。

复合加载条件下吸力式沉箱基础承载特性数值分析

吸力式沉箱基础的承载特性是海洋工程结构设施建造与设计中的一个关键问题。这种新型的深水海洋基础型式,通常承受竖向上拔荷载与水平荷载的共同作用,其工作性能与设计理论远远不能满足工程实践的需要。本文采用有限元分析方法对吸力式沉箱基础的极限承载特性进行数值计算。以大型通用有限元分析软件ABAQUS为平台,通过二次开发,数值实现了Swipe试验加载方法和固定位移比分析方法,针对不同的沉箱长径比、土的强度折减系数,探讨了沉箱基础在垂直上拔荷载和水平荷载单调联合作用下的极限承载力,通过对不同荷载组合的数值计算构造了复合加载条件下沉箱基础破坏包络面。

砂土中吸力式沉箱基础的最大承载力计算方法

为了准确确定砂土中吸力式沉箱基础的最大承载力,应用极限平衡法对其进行分析.基于吸力式沉箱基础平动时的受力特点,充分考虑土压力和摩擦力的发挥过程以及沉箱横截面上各点土压力大小的不同,提出了一种计算砂土中吸力式沉箱基础最大承载力的三维极限平衡方法.方法中假定沉箱侧壁土压力满足Winkler模型,但其值不超过水平极限土压力值;假定沉箱侧壁与地基土之间的摩擦力在达到最大值之前与两者之间的相对位移成线性正比关系.开展了15组水平荷载作用下吸力式沉箱基础的模型试验,得到了吸力式沉箱基础的荷载-位移曲线.利用所提方法得到的计算结果与模型试验结果吻合较好,说明该方法是准确有效的.

桥梁吸力式沉箱基础承载特性试验研究

吸力式沉箱基础是跨海桥梁基础的一个新选择。基于桥梁基础的受荷特点,考虑不同的荷载作用方式,通过一系列模型试验研究了砂土中吸力式沉箱基础的承载特性。试验结果表明:沉箱的长度越长,吸力式沉箱基础的竖向承载力越大,侧壁摩阻力的贡献越大,而沉箱端部阻力可忽略不计;沉箱的长度越长,吸力式沉箱基础的水平承载力也越高,但相对于竖向承载力而言,基础的水平承载力很小,一般不超过其竖向承载力的5%。预加一定的竖向荷载,可显著提高吸力式沉箱基础的水平承载力,且预加的竖向荷载越大,基础的水平承载力越高,由于桥梁工程中基础承受的竖向荷载很大,所以有必要考虑这一因素对基础水平承载力的提高。

饱和砂土地基中吸力式桶形基础水平承载力研究

吸力式桶形基础不仅承受着上部结构及自身所引起的竖向荷载,还受到波浪、海流、海风等引起的水平荷载作用,在高纬度海域冬季还可能受到海冰的长时间挤压作用。利用三维有限元模型,研究饱和排水砂土条件下吸力式桶形基础的水平极限承载力和失稳模式,分析缓慢施加水平荷载时吸力式桶形基础失稳破坏机制,探讨不同长径比的桶形基础承载性能,研究桶体内外壁土压力分布情况和转动轴位置,并根据极限平衡解法,推导出饱和砂土地基桶形基础水平极限承载力计算公式。研究结果可为砂土地基条件下的吸力式桶形基础的设计提供参考。

循环加载条件下吸力式沉箱基础极限承载力特性分析

循环加载模式下吸力式沉箱基础的拉拔承载性能目前尚缺乏合理的分析与计算方法.应用Andersen等对重力式基础及地基所建议的分析方法,将软土的循环强度与Mises屈服准则相结合,针对吸力式沉箱基础,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行了三维拟静力有限元分析,确定了循环加载模式下吸力式沉箱的循环承载力及其破坏包络面,并与单调加载作用下沉箱基础的极限承载力及其破坏包络面进行了对比.结果表明,与单调加载情况相比,循环加载作用下吸力式沉箱基础的拉拔承载能力显著降低,而沉箱长径比对基础循环承载力降低效应的影响不大.

非均质软土地基上吸力式沉箱抗拔承载力数值分析

针对非均质软土地基上吸力式沉箱的抗拔极限承载力,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行了三维非线性数值分析。通过一定数量的数值计算与分析,较系统地考察了沉箱承受拉拔荷载过程中主动侧土体与结构接触状态对沉箱极限承载力的影响。由此表明:软土地基的不排水抗剪强度、吸力式沉箱结构的长径比、荷载作用点位置等因素对于主动侧土体与结构的接触状态具有一定影响。通过与有关模型试验结果及极限分析上限解的对比分析,在一定程度上验证了有限元计算模型与数值分析结果的合理性。