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复合加载下软土地基桶形基础承载性能研究

王建峰  
【摘要】:桶形基础作为一种新型的海洋平台基础,在近海边际油田开发中有着广阔的应用前景。近海浅滩地区软黏土中桶形基础在竖直荷载、水平荷载和弯矩荷载共同作用下的承载力特性直接关系到桶形基础在工程上的应用和推广。本文针对近海浅滩地区软黏土中桶形基础的复合承载力特性进行研究,主要研究工作有以下几个方面: 首先建立桶形基础有限元模型,对桶形基础的地基竖向承载性能进行了研究,通过有限元模型计算分析桶形基础地基的竖向破坏模式,阐明了汉森与魏西克地基承载力关系式能够较好地反映单桶基础和四桶基础的地基竖向承载力特性。 采用Engel假设,按照三维空间问题由极限平衡法推导了单桶基础三维偏心水平承载力的计算公式;根据竖向荷载作用下单桶基础的偏心水平承载力有限元计算结果,引用竖向荷载影响系数,提出了单桶基础复合承载力的计算方法;建立四桶基平台有限元模型,由四桶基平台竖向荷载作用下偏心水平承载力分析计算结果,建立四桶基平台复合承载力与单桶基础复合承载力的关系,确定四桶基平台复合承载力的计算方法。 根据Anderson等所提出的软黏土循环强度概念,在软黏土循环三轴试验基础上,建立复合加载模式下桶形基础的三维弹塑性拟静力有限元计算模型;以1000次循环振次为例,分析了单桶基础偏心水平循环承载力特性,并考虑竖向承载力对单桶基础偏心水平循环承载力的影响,建立了复合循环荷载作用下单桶基础地基承载力计算方法;建立四桶基平台的复合循环承载力有限元模型,通过计算,建立了四桶基平台复合循环承载性能与单桶基础复合承载性能的关系,从而确定四桶基平台复合循环承载性能的计算方法。 开展了室内四桶基平台复合循环承载力模型试验,在室内的软黏土模型试验土池进行了不同竖向静荷载与偏心水平循环荷载共同作用下软土中四桶基平台复合承载力的模型试验,对四桶基平台的复合承载力特性进行了研究;依据模型试验结果对四桶基平台数值模拟和理论分析结果进行对比验证,证明四桶基平台计算方法的可行性。 利用本文提出的计算方法,对滩海某区块可移动式桶基试采油目标平台的桶形基础承载力性能进行计算,平台基础能够满足使用荷载要求。


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