筒形基础对浅层气运移的影响及其对基础稳定性的影响

海上风电机组附近的浅层气突涌运移可能会诱发基础的失稳破坏,为了解决该潜在工程问题,通过开展模型试验和数值模拟,研究不同静荷载作用下,软黏土中气体运移路径的演化规律以及其对基础稳定性的影响。研究结果表明:静荷载的形式和基础与注气点的相对位置影响气体运移路径。当基础作用下压荷载时,气体朝靠近基础的方向运移,可能诱发基础失稳;而当作用上拔荷载时,气体朝远离基础的方向运移,从而不会威胁到基础的安全,且基础与注气点的相对位置越近,这种效应越显著。开展扩展有限元和Cohesive黏聚力单元相结合的应力-渗流耦合分析,进一步研究此种效应,以期为海上风电机组基础选址和设计提供参考依据。

竖直-水平向荷载作用下窄深型筒形基础承载特性研究

筒形基础最早源于深海吸力锚基础,被逐步拓展到防波堤、单点系泊基础、张力腿平台基础、海上导管架基础、海上风电等不同的海洋工程领域。采用PLAXIS岩土有限元软件,针对黏性土地基上高径比大于1的窄深型筒形基础在竖直向、水平向及V-H二维荷载作用下的地基承载特性进行分析,研究随着高径比的增长对筒形基础地基承载能力的变化规律,获得的筒形基础竖直向及水平向地基极限承载力与高径比的关系式,建立V-H复合加载模式下筒形基础破坏包络面方程,分析了不同受力条件下的地基失稳的破坏状态,可为工程应用提供参考。

海上多边形筒形基础局部冲刷数值模拟研究

基于CFD方法建立海上风电基础三维冲刷数值模型,研究单向流作用下海上风电基础局部冲刷特性。首先,通过所建立数值模型计算1:20比尺下的海上风电筒形基础的局部冲刷深度和尾涡绕流,并与相同比尺下的物理模型试验进行对比,结果吻合较好。进而,针对实际海况下的多边形筒形基础开展原型尺寸下的局部冲刷数值模拟,得到了冲刷平衡状态下多边形筒形基础周围各测点冲刷深度时程曲线和床面等高线,研究结果可为类似海上风电基础周围冲刷防护提供技术参考和工程借鉴。

吸力式筒形基础沉贯过程的大变形有限元模拟

吸力式筒形基础在海洋工程中已获得越来越广泛地应用,其安装过程的数值模拟对指导工程实践具有重要意义。在大型通用有限元软件ABAQUS平台上建立了二维轴对称模型,基于ALE(任意拉格朗日-欧拉法)技术模拟了黏土中吸力筒的大变形沉贯过程。模拟过程利用了子程序VUFIELD控制土体的不排水抗剪强度和弹性模量随土体深度变化。参照离心机试验及理论计算,对模型进行验证。利用已验证模型分析不同吸力下沉贯阻力、土塞高度,并讨论了筒壁摩擦特性。数值计算结果表明,ALE技术能有效地模拟吸力筒贯入过程,避免网格畸变。贯入方式对贯入阻力影响很大,吸力式贯入阻力明显低于压力式贯入阻力。进一步研究发现,随着最终吸力值的增大,沉贯阻力会显著降低,土塞高度会显著提高。对内壁摩擦特性的研究表明,内壁摩擦阻力是导致沉贯阻力改变的主要因素,并且相比吸力式贯入方式,筒壁摩擦特性会对压力式贯入造成更大的影响。

饱和砂土地基海上风机筒形基础离心模型试验研究

筒形基础具有造价低、结构简单等优点,作为海上风机基础有很大的应用前景。针对海上风机筒形基础所受的主要荷载,采用偏心轮和气缸实现在离心模型试验中对筒形基础所受循环荷载的模拟。在此基础上进行饱和砂土地基中海上风机筒形基础受力变形的离心模型试验,测量地基与基础的应力、变形和孔压。根据测量结果分析筒形基础的受力变形特性,表明筒形基础的临塑荷载大约是极限荷载的一半;单调和循环水平荷载作用下筒形基础发生明显的倾倒破坏,变形主要发生在筒形基础的周围。

筒形基础结构浮态运动特性的试验研究

通过模型试验研究探讨了筒形基础结构的浮态运动特性。分析了筒的入水深度、拖航速度、波浪因素和倾斜角度等四个因素对筒形基础浮态运动特性的影响。试验的成果对于筒形基础结构的计算理论和设计方法具有直接的参考意义。

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。

筒形基础平台自浮拖航航速试验分析

采用模型试验的方法,探讨了不同拖航速度下筒形基础平台的稳性。

筒形基础在单点系泊系统中的应用

筒形基础应用于系泊系统中时称为吸力锚,其具有定位精确、费用经济、施工方便等优点而被广泛应用于深水系泊系统。本文结合某FPSO系泊系统一筒形基础更换项目的成功安装,介绍了筒形基础的结构形式、工作原理、总结了筒形基础安装过程中出现一些问题,提出了相应的解决措施,为用于深水系泊系统的筒形基础设计和安装提供参考。

筒形基础水膜的形成机理与灌浆试验研究

通过模型试验观察筒形基础沉降就位后,筒内水膜形成的机理,提出了向筒内灌浆解决水膜的方案。试验通过配土、设计模型筒基、负压沉贯和筒内灌浆等操作过程,并运用正交方法进行泥浆配比,从土体破坏的角度,对筒基空载与加载不同情况下水膜高度的变化规律进行分析。

浅谈吸力式筒形基础技术及其应用

随着渤海边际油田的不断开发，吸力式筒形基础结构在海洋石油工程中得到了越来越多的应用，论文主要介绍了吸力式筒形基础的结构形式和基本原理，以及海上运输和海上安装方式，同时介绍了吸力式筒形基础在渤海湾的应用现状。

基于边界面的多隔舱筒形基础动力分析

多隔舱筒形基础作为近几年发展起来的海上风电基础结构,其稳定性能极大影响了风机的安全性。为研究在极端风荷载作用下筒形基础的稳定性,通过AR自回归线性滤波法,模拟脉动风速谱,采用边界面弹塑性动力本构模型,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行了三维动力数值分析,研究了该结构在随机风荷载作用下的沉降发展、动力响应和周围土体的孔压变化情况。研究表明:随着加载持续,筒体的水平位移、转角和竖向位移均呈缓慢增长趋势,同时筒体顶部水平位移远大于端部位移;基础内部土体孔压受分舱板影响,发展缓慢且小于基础外侧土体孔压,沿筒径方向,越靠近筒壁孔压越大;基础外侧,土体孔压随埋深的增加逐渐减小,最后趋于稳定;土体的应力路径逐渐向临界状态线靠近,但并未达到破坏标准。

筒形基础海上安装方案探讨

本文介绍了筒形基础的优点、工作原理和海上安装方案,并总结了我国南海北部湾第一座井口架筒形基础的的海上安装经验。

筒形基础平台气浮静稳性分析

对筒形基础海洋平台的静稳性进行了理论分析,提出了平台在大、小倾角两种情况下的稳性分析方法。分析了在气浮影响下对于稳性状态的影响,并对静稳性参数进行了修正。

筒形基础安装失败案例分析

结合现场筒形基础安装全过程,有针对性地记录安装失败的关键环节,利用筒形基础设计及理论知识对贯入力、负压贯入过程和土塞效应影响进行全面地剖析,带有建设性意见地提出了导致筒形基础安装失败的原因,对日后该形式海工结构物海上安装具有一定的工程借鉴意义。

筒形基础屈曲强度及非线性有限元分析

为解决筒基屈曲强度的问题,使筒形基础得到更好发展,通过非线性有限元方法对于筒基的临界屈曲强度进行了分析,并结合工程实践对屈曲问题出现的原因进行了探讨,为日后此类问题的解决提供了宝贵的经验。

复合加载条件下筒形单基础极限承载力分析

筒形基础广泛应用于海洋工程,由于海洋风力、波浪等共同作用,使得传统的地基承载力理论难以分析复杂荷载条件下筒形基础的极限承载力。借助ABAQUS有限元数值软件,基于等比例位移加载模式,对饱和软黏土地基上筒形基础在水平荷载H、弯矩荷载M复合加载条件下的极限承载力进行了分析。计算分析结果表明,筒形基础在H-M荷载空间中的承载力包络面呈非对称性,水平荷载和弯矩荷载发生耦合作用,两者同向时承载力包络面增大,异向时承载力包络面减小,筒形基础埋深比的增大使得承载力包络面的非对称性越强;通过对荷载作用点的位置修正,有效减少水平荷载和弯矩荷载的耦合作用,使不同埋深比的筒形基础在H-M荷载空间中的承载力包络面对称分布,归一化后承载力包络面形状一致,采用曲线拟合得到承载力包络面的表达式,该公式可方便计算复杂荷载作用下筒形基础的承载力。

海上风电场基础形式及配套施工技术

根据不同的水深及地质条件,结合已建成的海上风电场基础形式及施工方法,介绍和研究了重力式、单桩、群桩、设置沉箱、沉井及吸力式筒形基础等几种形式。对不同的基础形式,分别提出了自升式平台、浅吃水半潜驳、打桩船及整体浮运吊装等相应的基础施工方法。根据风机机组类型,对塔筒和风机的安装也做了介绍。

海上风机筒型基础-场地动力响应的试验及模拟研究

筒型基础作为海上风机的一种新型基础结构,具有安装方便、重复使用、成本低等显著优点.在地震荷载作用下,地基土可能发生液化,液化后砂土的强度和刚度会降低,导致地基承载能力下降,筒型基础可能发生过大竖向沉降,严重威胁风机的运行.针对筒形基础影响范围内土体的地震响应规律,本研究开展了一系列离心机试验,记录了筒体周围砂土地基加速度、孔隙水压及沉降的时程曲线.基于OpenSees开源平台进行了一系列数值模拟工作,揭示了土体的应力、应变、孔压等动态响应,通过对试验超静孔压比结果的校正验证了数值计算模型的可靠性,进而分析了基础与土体相互作用下地基的液化规律及筒型基础尺寸效应对抗液化性能的影响.研究表明,上部荷载增加了地基中的附加应力,使筒下和筒周围的土体具有较好的抵抗液化能力;由于筒型基础内部土体的排水路径较长,筒内土体的孔隙水压力消散较慢,数值与同一深度筒外土体的孔隙水压相比偏大;筒型基础的抗液化能力随着高径比的增大而呈削弱趋势;在深度方向上现筒下的超静孔压比在筒型基础底部附近达到极小值,研究成果旨在为不同地震设防等级的地区提供设计依据.

海上筒基平台负压沉贯阻力的数值计算研究

用有限元分析方法对筒形基础负压沉贯渗流场进行了动态模拟，提出了筒形基础负压沉贯阻力的数值计算方法；修正了计算筒形基础负压沉贯阻力的公式，并给出了有关系数的取值范围．计算结果表明了计算方法的可靠性和工程实用性．