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海洋平台桩基的打桩分析

黄建川  
【摘要】:海洋平台的桩基多数为大直径超长的钢管桩,再加之海上打桩施工的环境恶劣,导致沉桩难度较大,因此在施工之前对桩的可打入性进行准确预测是桩基设计的必要环节。实际工程中常采用波动方程分析法进行桩的可打入性分析,但预测结果与实际的打桩记录往往存在一定的偏差,其原因主要在于打桩过程中的土阻力难以准确的确定。为了解决这一问题,本文选用有限单元法和波动方程分析法对打桩过程进行了研究。 首先,简述了动力有限元的基本理论,利用有限单元法模拟了在砂土层和粘土层中的打桩过程,分析了锤击力和土性参数(弹性模量、泊松比、摩擦角和粘聚力)对打桩的影响;研究了连续打桩时桩周土体的位移场、应力场以及超孔隙水压力的变化;讨论了砂土中土的固结过程对打桩的影响;还对打桩造成粘土强度降低的机理和影响因素进行了分析。 其次,阐述了波动方程分析法的基本原理及其数值求解方法,并在简要介绍波动方程分析软件GRLWEAP的基础上,对应用GRLWEAP进行打桩分析时主要参数的选取方法进行了总结。 最后搜集了渤海海域海洋石油开发工程中的36根钢管桩的打桩记录,以这些实际工程资料为依据进行分析,总结了不同土层中土阻力的变化特点。根据实际的打桩记录,利用波动方程反分析法确定了打桩时粘土层和砂土层中的土阻力,并与用现有方法计算得到的土阻力进行了对比,最终对打桩过程中土阻力的确定方法进行了改进,并以工程实例对该方法进行了验证。


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