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渤海钻井平台桩基工程打入桩波动分析及其设计方法

韩亮  
【摘要】: 海上桩基工程越来越多地采用大荷载、大直径、深长打入桩。海上作业环境恶劣,沉桩难度大,是一项非常复杂的系统工程。目前国内桩基设计中没有考虑实际打桩过程中桩-土-锤之间的相互作用,经常出现沉桩问题,造成工程事故。海上工程一旦出现问题,补救处理就是一件十分艰难的工作。因此,寻求一种科学合理的设计方法是亟需解决的课题。本文将波动分析引入到海上桩基工程打入桩设计中,提出信息化打桩方法和优化的设计方法。研究内容如下: 1、本文提出打入桩优化设计方法对海上桩基工程具有非常重要的实际意义。以波动分析为基础,模拟实际打桩过程中桩-土-锤之间的相互作用,对选择的桩型和打桩锤进行可打性分析,初步确定设计方案。然后实施试打桩并进行打桩监控试验,验证和调整初步设计方案中桩-土-锤参数,实现优化设计方案。这一设计思想紧紧与打桩过程相联系,使之更加符合实际桩土受力性状,突破了当前以静力学分析为主的设计原则。 2、基桩可打性分析是打入桩优化设计方法的关键环节。本文在波动方程分析程序WEAP的基础上,提出若干改进模型,如提出间歇式打桩土阻力恢复模型,可以考虑桩身任何位置处暂停打桩时土阻力的变化;对于开口钢管桩考虑了打桩过程中土塞作用;对于长桩考虑了在连续打桩过程中桩身残余应力作用。这些改进使得可打性分析更加符合实际的打桩过程。 3、本文将现场打桩监控试验引入到打桩过程,提出信息化打桩方法。通过实时监测数据,指导和控制打桩过程。 4、打桩监控试验中最重要的参数就是承载力计算。本文基于波动方程曲线拟合程序CAPWAP,对各桩土参数进行了深入研究,归纳出拟合过程中的关键环节,提出一套优化的手动拟合计算方法,如正确选择实测记录新方法;采用上行波和下行波计算桩身平均波速新方法;拟合计算新的收敛标准;以及根据上行波曲线形态估计单位侧摩阻力等。这些研究成果使得承载力计算准确可靠。 5、通过在渤海钻井平台桩基BDPPF工程超大直径打入桩设计中的成功应用,说明本文提出的打入桩优化设计方法是科学合理的。


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