Uplift Resistance Calculation and Sensitive Analysis of Jack-up Wind Installation Vessels

The uplift resistance calculation is an important basis for the construction decisions of the jack-up wind installation vessel and the design of the jacking system,and determines the operation risk and reliability in the installation process of the wind turbine. The influence factors of the pile shoe's penetration depth and uplift resistance are analyzed,and the calculation model and flow of the uplift resistance are given. Based on a construction example,the influence rules are analyzed for the change of the pile shoe's structural parameters on the penetration depth and uplift resistance.The analysis results show that the penetration depth is more sensitive to the width of the pile shoe,and the height has greater influence on the uplift resistance than the length and width of the spud. With the increase of the height,the uplift resistance may increase rapidly.Although the decreases of the length,width and height of the pile shoe may reduce the uplift resistance,the penetration depth may increase in the meantime. This will increase the pulling pile time and reduce the construction efficiency. So the parameters of the pile shoe should be optimized according to the adaptable geology condition so as to obtain the optimal uplift resistance and working efficiency.

静钻根植桩施工环境效应现场试验研究

静钻根植桩采用先钻孔注浆后植桩的施工技术,可以解决传统预制桩施工过程引起的挤土效应问题。然而,静钻根植桩施工过程中钻孔和注浆过程会对周围土体产生一定扰动,目前没有相关研究。文章通过一组现场试验对静钻根植桩施工过程中的钻孔、注浆搅拌和植桩阶段对周围土体的扰动规律进行研究。静钻根植桩施工前在钻孔周围土体中埋设土压力传感器,孔隙水压力传感器和测斜管,分别测试静钻根植桩施工过程中周围土体中水平土压力,超静孔隙水压力和深层土体水平位移的变化规律。研究结果表明:静钻根植桩施工过程会对周围土体造成一定扰动,而施工完成后周围土体中的水平土压力、超静孔隙水压力和深层土体水平位移迅速恢复;当水平距离达到4D(D为钻孔直径)时,静钻根植桩施工过程基本不会对土体产生影响;试验结果可以为静钻根植桩在地铁周围等施工位移控制敏感区域的应用提供理论依据。

大潮差无掩护海域高桩码头靠船构件安装技术研究

高桩码头是一种应用较为广泛的码头结构,属于透空结构,对波浪不发生反射。其结构轻,砂石料用量省,对地基的适应性好。大型高桩码头的上部结构尺寸大,在水文条件复杂的环境下,具有较大的施工难度和风险,对施工设备和施工技术要求高。本文依托国内大潮差无掩护海域某高桩码头的施工,在综合分析施工现场各类影响因素的基础上,优化调整靠船构件设计和安装技术,顺利解决了靠船构件安装时遇到的难题,节约了施工时间和费用,可为后续此类工程的施工提供参考。

砂土中打入桩沉桩过程位移与应变场的三维离散元分析

模型槽试验可用于分析打入桩沉桩过程中土体应力、位移和应变场的演化规律,对准确分析打入桩的承载特性至关重要。采用GPU加速三维离散元软件,通过轴对称模型及粒径细化方法,模拟了60°圆心角断面模型槽内砂土中的闭口桩打入过程,着重分析了桩端阻力、土体位移场与应变场的演化趋势,与文献中的试验和有限元模拟结果进行了定性与定量对比,验证了该离散元模型的有效性。主要结论如下:(1)对沉桩过程的离散元模拟,模型尺寸需满足最小槽径-桩径比和桩径-粒径比等尺寸要求,经单元试验参数标定后,可定量分析打桩过程中的土体变形模式;(2)根据沉桩过程中的位移场形态,近桩处土体可分为竖向压缩区、过渡区、径向压缩区,土体最大位移发生在过渡区;(3)桩下方土体主要受到竖向压缩且在桩端处存在应变集中,桩侧土体主要受径向压缩且在桩肩处存在应变集中。模拟结果可结合打桩过程中的土体应力场分布,为打入桩设计方法的改进和承载力计算提供依据。

FPSO锚桩海上安装作业流程的优化

阐述浮式生产储卸油装置(FPSO)单点系泊系统锚桩的海上安装程序,通过优化作业步骤、改进作业工具等,统筹兼顾,提高锚桩海上施工效率,为今后类似锚桩海上安装作业流程的优化提供借鉴。

无封装FBG应变传感器在不同布设方式下的标定试验研究

【目的】光纤光栅(FBG)应变传感器作为一种新型测量应变的仪器逐渐运用到土木工程领域中,其能运用的关键在于传感器的布设以及根据不同的使用要求和环境对灵敏度系数进行标定。为了确定表面直接粘贴和开槽植入两种光纤光栅应变传感器布设方法的测量精度。【方法】提出了一种用于沉桩试验的无封装FBG灵敏度系数的标定方法,并通过采用圆形无缝钢管作为基体对两种布设方法进行标定试验研究。【结果】在逐级加载阶段,开圆形凹槽植入粘贴法所得到的标定系数比表面直接粘贴更小,而表面直接粘贴法更接近理论值,开槽植入和表面粘贴法所得到的标定系数与理论值相比最大误差分别为2.84%和0.33%;在逐级卸载阶段,两种布设方法光纤的中心波长存在一定的滞后,但标定系数与加载阶段相差不大。【结论】在FBG使用过程中需要根据试验环境情况以及在试验允许误差范围内选择合理的光纤光栅布设方案及标定方法。

板桩码头力矩平衡式胸墙模板设计技术及应用

板桩码头的结构形式在国外施工项目中日渐增多,码头的板桩墙与胸墙主要分为陆上施工与水上施工2种形式。陆上施工需要提前填筑围堰,施工措施费用较高且工期延长;水上施工胸墙工序繁琐且施工的安全风险较大、对工程的工期、质量造成一定影响。文章介绍了印尼奥比岛Persada 6B泊位项目的板桩码头胸墙工艺,该项目使用了力矩平衡式底模设计,通过悬吊底模并整体安装的施工工艺,避免了水下焊接作业,且对施工期间的底模力矩平衡条件进行了分析计算,工艺经过项目实践得以顺利实施。

大型跨海桥梁下部结构高精度建设关键技术

装配式桥梁具有建造速度快、对环境影响低、施工质量可靠、节能环保等优点,是桥梁工程领域未来的重要发展方向。以厦门第二东通道项目为依托,开展了大型跨海桥梁下部结构高精度建设关键技术研究,针对潮差大、流速大、地质情况复杂、止水难度高以及施工精度要求高等项目施工过程中的重难点,研发了大潮差钢管桩高精度沉桩、大型墩台快速高质量预制、大水深预制墩台安装止水等关键核心技术。形成了一套适用于外海大型桥梁在复杂施工环境及因素下高精度沉桩、墩台高质量预制、高精度安装及快速止水的施工技术,支撑厦门二东通道主桥工程提前5个月通车运营,也可为类似工程提供借鉴。

基于用电负荷和客户侧需求多维数据融合的区域新能源充电桩加装布局优化方法

由于忽略了多维数据权重的计算,充电桩加装布局导致总排队时间较长,对此,提出用电负荷和客户侧需求多维数据融合下的区域新能源充电桩加装布局优化方法。计算新能源充电桩用电负荷,并对区域充电桩加装需求量的客户侧需求进行分析,将两类型的多维数据进行融合,建立充电桩加装布局优化模型;计算多维数据,对权重进行优化,得到区域新能源充电桩加装布局优化结果。实验结果表明,所提方法应用后的总排队时间较短,均值为9.86 min,优化效果较好,满足新能源汽车的现实充电需求。

剑潭东江特大桥3号墩钢围堰施工关键技术

新建赣深高铁剑潭东江特大桥部分斜拉桥为主跨260 m的预应力混凝土四线高速铁路桥,3号墩采用24根φ3.0 m钻孔灌注桩基础,桩基均位于弱风化花岗岩层。针对大型船机设备无法进场,研究采用了现场整体拼装钢套箱围堰、气囊法滚动下水浮运及锚定卷扬机缆绳定位安装技术。通过采取结构优化、增设隔舱等措施保证钢套箱围堰下沉稳定。针对承台基底为弱风化花岗岩,应用钻孔桩柔性技术实现封底混凝土与桩基之间的柔性连接,钢围堰封底混凝土通过分舱封底保证质量。

自升式风电安装船多孔式固桩架建造变形控制技术

文中以某风电安装船项目为背景,对固桩架的建造进行了研究,针对固桩架的结构特性研发出多孔式固桩架焊接变形控制的关键技术,有效控制了焊接变形,加快了建造效率,减少了人工投入,为后续建造同类产品提供新的思路。

粉砂地层深长大尺寸钢板桩围堰施工技术

本文以东津黄河大桥19#墩水中24m钢板桩围堰施工为实例,介绍了黄河粉砂地层中钢围堰施工流程,施工中动态调整优化施工工序,提高了施工效率。在粉砂地层抗冲刷、封底施工方面取得了良好的效果,对今后黄河上钢板桩围堰施工有较好的借鉴价值。

海上风电钢管桩自平衡法现场试验研究

一种新型钢管桩预装荷载箱法被研发出用于自平衡法海上风电钢管桩基检测试验,并通过现场自平衡试验研究探究了海上打入桩桩基础特性。该方法首次成功应用于海外某海上风电场直径1.4 m的超长大直径钢管桩承载力检测,用于探究其承载特性和桩侧桩端阻力发挥规律。现场试验显示,该新型检测方法达到了预期的测试效果和经济效益,与现有钢管桩自平衡法相比,对土的影响更小,可靠度更高,为类似土层和直径的超长钢管桩承载力试验提供了新的途径。

挤密效应对砂土中水平受荷桩影响的数值研究

为研究桩贯入砂土地基中导致的挤密效应对桩基水平承载能力的影响,建立数值模型模拟桩的压入过程和水平承载过程并分析桩的响应.结合任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)技术和与状态相关的剪胀性砂土本构模型,对桩的贯入全过程进行模拟,并与模型试验进行对比验证.通过坐标转换与插值将轴对称ALE模型的土体状态数据传入三维拉格朗日有限元模型中,进行水平加载研究.为分析挤密效应的影响,同时模拟了无挤密效应时的水平受荷桩.结果表明,桩贯入后的挤密效应与砂土相对密度有关,在相对较密的砂土中会出现浅层砂土被挤松的现象,同时桩的贯入提高了砂土的水平应力;挤密桩的土水平抗力与桩水平位移曲线在松砂中普遍高于无挤密桩,在密砂中的浅层处则相反;挤密效应对松砂中长径比较小的桩的水平承载力有较大的提高作用,同时会降低密砂中长桩的承载力;由于挤密效应影响的水平承载力变化率与砂土的相对密度呈负相关,在长桩中两者有较强的线性关系.研究可为预测挤密桩的水平承载力提供参考.

光伏支架差异冻胀融沉偏移对光伏组件发电量影响的研究

大庆地区的地质属于严寒地区的季节性冻土,在冬季时光伏支架基础易发生不均匀冻胀抬升,而在春季时,由于气温升高支架基础易产生融沉现象,出现差异冻胀融沉情况,从而导致光伏支架发生偏移,进而改变光伏组件的安装倾角,最终导致光伏组件发电量受到影响。采用光伏支架因土基差异冻胀融沉引起的偏移程度表征光伏组件安装倾角偏移量,利用光伏发电系统设计软件PVsyst 7.2开展光伏组件安装倾角偏移量对其发电量影响的分析。结果表明:光伏组件日发电量随安装倾角变化在不同节气下呈现不同规律,虽然安装倾角的正负偏移不会使各节气时的日发电量最大值出现在初始安装倾角(最佳安装倾角)时,但在初始安装倾角下光伏组件年总发电量仍为最高,安装倾角正偏移使发电量降低幅度更高。以期通过光伏支架及桩基础差异冻胀融沉偏移研究为保障光伏组件使用寿命和光伏电站发电效率提供参考。

海上风电安装用抱桩器发展综述

针对离岸风机安装过程中桩径不断增大、离岸距离不断增加的问题,结合国内外典型的抱桩器基本结构及其特点,分析升降装置,抱紧纠偏的作用过程和技术要求,以及不同类型抱桩机抱桩与纠偏的方式和性能特征,针对浮动船舶非固定抱桩纠偏迫切需求,总结运动补偿式抱桩机的特点和相关关键技术。

风电安装船桁架式桩腿结构分析与优化

海上风电行业迅速发展,对风电安装船的研究更加值得关注。基于某自航自升式风电安装船,使用Sesam软件建立有限元模型。以安全性、经济性为目标,在倒K型原桩腿型式的基础上,比选K型、X型桩腿型式,分析风暴自存工况及作业工况下3种桩腿构型的结构重量、最大位移、各构件的屈服和屈曲强度(UC值)及抗倾覆能力,得出X型是风电安装船推荐的桩腿结构型式,为风电安装船桩腿选型提供参考。

复杂海域大型单壁钢吊箱围堰施工技术改进及应用

秀山跨海大桥副通航孔桥桥位处风大、水深、急流、潮差大等复杂条件和恶劣施工环境,给承台围堰选型、沉放控制、承台施工及吊箱拆除带来了极大困难,为解决承台围堰施工技术难题,保证承台施工质量和安全,通过水文调查、研究分析,确定了合适的围堰结构;施工中对钢吊箱整体结构和细部构件进行了改进和设计创新,采取了钢吊箱整体制作、整体吊运、精确定位结构及快速沉放技术,实现钢吊箱围堰快速安拆和周转使用,解决了水流力和波浪力引起的围堰下放精度难以控制的技术难题。

软黏土中成桩工艺对HSCM桩抗压承载性能影响的模型试验研究

螺旋桩芯劲性复合桩(helix stiffened cement mixing pile,简称HSCM桩)是一种新型复合桩,其成桩工艺会对桩身及其承载性能有较大影响。为验证HSCM桩在软黏土中同步旋进注浆工艺的可行性,并研究其成桩参数对抗压承载性能的影响,设计了2组缩尺模型试验,包括不同叶片数量与钻进速度的HSCM桩与对比螺旋桩。通过在高岭土制备的软黏土中成桩,并进行抗压承载性能及桩身几何尺寸测试,分析HSCM桩的成桩参数与水泥土桩身间的关系。试验结果表明:同步旋进注浆工艺能够在螺旋桩周围形成倒圆台状的水泥土桩身,水泥土桩身的平均黏结直径约为叶片直径的1.17~1.35倍;适当增加叶片数量能够使水泥与土体充分拌和,提高水泥土桩身的完整性与连续性,以改善HSCM桩的成桩质量;钻进速度大幅提高会导致注浆量不足,减小水泥土桩身的黏结直径与刚度;试验条件下HSCM桩的抗压极限承载力是螺旋桩的3.83~3.93倍,桩径扩大提高了侧摩阻力,注浆工艺加固并提高了土体强度,弥补了叶片在旋进过程中扰动土体造成强度降低的问题。

无封装FBG应变传感器在桩基试验中的标定研究

针对海上风电桩基的沉桩模型试验,采用无封装分布式光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器对模型桩的沉桩过程进行应变监测,为提高FBG应变传感器的测量精度,通过采用自主设计并研制出的标定装置,提出了一种用于桩基试验的无封装FBG应变传感器灵敏度系数的标定方法,并将标定结果与理论值进行对比。随后,在模型桩的桩顶、桩中和桩底位置安装电阻式应变片进行加载试验,将FBG应变传感器的测量应变数据与电阻应变片测量数据进行对比分析。研究结果表明:标定后的FBG应变传感器的灵敏度系数与理论值相比存在较大差异,最大误差为6.76%,这是由于标定后的FBG应变传感器测量结果更为准确,并且FBG传感器的测量精度要高于应变片。该标定试验为后续沉桩试验模型桩应变、应力及桩侧阻力的监测提供了可靠的数据支撑。