南海海域地质参数变化对地基承载力的影响及穿刺评估

地质参数的正确选择对平台安全操作有重要意义。针对某自升式海洋平台所处南海海域地质土层,利用数值比较法对砂的内摩擦角Φ以及粘土不排水抗剪强度Su等地质参数进行研究。通过地质参数前后系数的改变在地基承载力计算结果的体现,比较数值得出结论,并通过地基承载力插桩曲线评估该土层发生穿刺危险的可能性。结果表明:将砂土内摩擦角降低5°,按实际的土层强度参数进行地基承载力计算和插桩深度预测,计算结果与实际平台操作结果接近,并且选取1.5的安全系数计算和评估穿刺危险也是可行的。     

自升式平台桩靴/地基承载力的数值分析

桩靴/地基承载力的准确预报是确保自升式平台进行海上插桩作业安全性的重要前提,常规的规范算法在处理复杂地基条件时存在困难。基于非线性数值分析方法,在对加载点位置、网格尺寸、地基边界等关键技术进行研究的基础上,以某400ft水深自升式平台为例,分别对海底均质土和成层土的承载力进行了研究。同时,对各土层参数的影响进行了详细分析,为探索插桩过程中地基破坏原理和承载力计算提供了一些参考。     

层状土地基条件下具桩靴自升式钻井船插桩深度分析研究

应用有限元数值模拟方法,研究了自升式钻井船的桩靴在复杂层状地基土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同承载力计算方法的适用性等多方面认识。在上硬下软及上软下硬的层状土中,所有公式的计算结果无论在数值还是趋势方面都与有限元模拟成果相差较大,这主要是由于单一的公式未考虑到插桩荷载影响深度内下伏不同地层对总承载力的贡献。有限元模拟成果显示,在3. 0B深度范围插桩荷载影响较大;桩靴自上覆硬土层贯入软土层时,会有一定厚度的硬土被压入到软土层,且厚度随插入深度变化,导致出现地层结构的动态重分布。根据层状地层中有限元模拟成果,提出了考虑到3. 0B深度范围所有地层的强度贡献、并考虑地层结构动态重分布的桩靴下地基土极限承载力计算方法,其计算结果与有限元模拟成果最为接近。工程实例计算表明,得出的计算结果以及有限元模拟结果都与实际插桩深度较为接近。     

板桩码头计算模式对比分析

板桩码头计算主要依据现行板桩码头设计规范。为提高计算精度，以某实际工程为例，采用其他两种改进的计算方法对板桩码头结构进行计算，对比各方法在计算模式上的异同点，分析各方法的计算结果。弹性地基梁法计算最重要的参数是水平地基反力系数随深度增大的比例系数m，建议按照土层的粘聚力c、内摩擦角φ确定m值     

土体抗剪指标和基床厚度对重力式码头结构地基承载力的影响

为合理确定重力式码头结构基础尺度,对重力式码头结构地基承载力变化与地基土体抗剪指标(黏聚力和内摩擦角)、基床厚度等参数变化之间的敏感程度进行分析。结合大连港太平湾港区某码头工程实例,采用《水运工程地基设计规范》中的方法计算地基承载力抗力分项系数,并绘制地基承载力抗力分项系数与地基土体抗剪指标、基床厚度之间的关系曲线。结果显示:黏土内摩擦角、黏聚力数值的增加可持续提高地基承载力;黏土内摩擦角的数值越大,对地基承载力的提高作用越显著;当基床厚度增加时,对地基承载力的提高作用逐渐减弱。在以地基承载力确定重力式码头结构地基尺度时,可以通过改善土体指标或增加基床厚度提高地基承载力,但应避免一味地增加基床厚度。     

层状软粘土地基承载力简化计算方法的研究

在港口与近海工程中,海洋地基大多由层状软粘土构成,并且各土层的强度参数差别非常大。目前,在工程实践中大多采用近似的计算方法或经验公式计算层状粘土地基的极限承载力,如扩散角法、冲剪破坏理论、Brown&Meyerhof的经验公式等。由于层状粘土地基的破坏模式、极限承载力与土层的厚度、土体强度密切相关,上面这些公式无法准确地预测层状粘土地基的极限承载力。文章基于有限元数值计算分析软件ABAQUS,进行了大量的对比计算,揭示了层状软粘土地基的破坏模式、极限承载力与土层的厚度、土体强度等影响因数之间的依赖关系;基于计算结果,给出了临界深度的计算公式;建立了有效、实用的承载力简化计算公式与计算图表,可为相关工程设计提供参考。     

自升式平台插桩物理模型实验及分析

研究自升式平台插桩过程的土体运动滑移以及土体变形规律,对合理评价自升式平台桩腿及桩靴的稳定性有重要的意义。以自升式平台插拔桩为工程背景,基于自主研发的＂流固土多项耦合六自由度单双向静动态加载仪＂,对砂性土海床进行比尺实验,利用物理手段研究平台插桩过程中土体与桩靴耦合作用机理。实验中给出了海床插桩入泥深度与地基承载力的曲线,并且推导出砂土力学性质随桩靴深度变化公式。实验的破坏特征与海洋砂土地基实际破坏一致,说明了模型试验的正确性,同时也为层状穿刺试验提供了实验基础。     

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。     

自升式平台在多层土质上地基承载力计算

基于工程应用较为广泛的单层土的地基承载力的计算方法,提出一种多层土中地基承载力的计算方法,采用从底至上的逐步双层土修正。与实测数据对比分析表明,吻合较好。该方法能够较好地解决自升式平台在多层土质上插桩深度计算问题,并对挤压和穿刺问题进行较好的预测。     

土的抗剪强度及其在工程勘察中的应用

国内外大量的工程建设和实践数据表明土体在应力作用下的破裂破坏表现形式大多数为剪切破坏的形式。土的剪切试验在世界上各种工程建设和工程实践中都有着极为重要的作用和地位,同时在建设和实践中有着广泛的使用。大部分情况下我们主要采用剪切试验这种方法来测出工程所需求的土体关键力学性质指标粘聚力和内摩擦角。其对于计算地基土层的承载力值以及评价地基稳定性情况在实际中都有很广泛的运用。在工程建设和应用中通常针对各类工程的特点及设计需求选取恰当的剪切试验类型测定抗剪强度参数。     

中外规范桩基承载力计算对比

针对目前海外码头工程桩基承载力的计算因选用不同国家规范而存在一定差异的问题,对中国、美国、欧洲及新西兰规范的土层参数、安全系数的取值进行对比分析,得出各国规范关于桩基承载力计算所适用的地层情况和取值建议。以巴布亚新几内亚莱城港某码头为例,对比各国规范的单桩轴向抗压承载力计算结果。结果表明,当砂土层的标贯击数较小时,对于桩侧阻力的计算选择欧洲规范更加保守;在砂土层中,计算桩端阻力选择新西兰规范最安全。     

预制桩承载力时效的人工神经网络预测

分析预制桩单桩承载力时间效应的机理，说明其主要与桩长、桩截面积、土体摩擦角、渗透系数、弹性模量、休止期6个参数有关，建立了考虑时间效应的预测单桩承载力的误差反馈型神经网络模型。该模型充分考虑了桩周土固结对桩承载力的影响，输入层神经元为以上6个参数，物理意义明确且容易确定；训练模式采用共轭梯度法。对34根桩的计算表明该模型预测结果与实测值吻合，说明其是科学有效的。     

桩-土-承台相互作用的有限元简化模型

针对低桩承台结构计算中往往只考虑桩土作用,忽视承台与土相互作用的问题,通过工程实例,建立考虑桩-土-承台相互作用的低桩承台有限元简化模型,分析桩间土的承载作用对承台和桩内力的影响。结果表明:在简化模型中考虑桩间土的承载作用后,承台弯矩和桩基轴力可减少35%～40%;桩身弯矩和剪力主要受水平力和土体m值影响;桩基轴力随地基土基床系数的增大而逐渐减小,但减幅逐渐趋缓。     

桩基础自重计算方法及其对桩基础的影响

论述了摩擦桩容许承载力计算方法的理论依据,结合规范,从摩擦桩轴向承载力计算相关规定的角度,分析了桩基础自重不同考虑方式对桩基础承裁能力和沉降的影响.并根据分析结果,提出了桩基础沉降和承载力计算建议.     

中美欧日桩基承载力设计规范比较

针对中美欧日各国关于桩基设计方法的异同,在设计理论基础、单桩轴向抗压承载力、单桩抗拔承载力和水平承载力等方面进行了综合对比分析。并以工程实例为基础,计算了桩的抗压、抗拔极限承载力和折算允许值,得出中国规范安全裕度适中、水平承载力计算方法涵盖面广、可向海外推广的结论,并提出了工程设计中的关注点。     

软岩地层灌注桩抗压与抗拔承载性分析

纳米比亚油码头软岩地层无经验参数可取。根据1根抗压桩和1根压拔桩现场静载试验和应力测试结果,分析软岩地层中抗压桩和抗拔桩的侧阻和端阻,得出抗拔桩的上部砂土及粉土层中抗拔系数以及Q-s曲线呈缓变形的抗拔桩极限承载力取值。结果表明:上部砂土及粉土层中抗压桩的桩侧摩阻力充分发挥所需桩土相对位移为9~15 mm,单位侧摩阻力极限值可取30.1~48.1 k Pa;下部软岩侧摩阻力充分发挥所需的桩土相对位移大于40 mm;对2根桩的抗压过程,在最大加载条件下,实测桩端阻力分别为桩顶荷载的22.3%、27.3%,表现为摩擦型桩。采用双曲线模型预测抗拔桩极限承载力为4 896.7 k N。     

极密实粉细砂层大直径钢管桩桩基参数分析

现行桩基规范缺少极密实粉细砂层桩端阻力和桩侧阻力的规定。结合某海港工程钢管桩基静载及高应变检测,探讨大直径钢管桩在极密实粉细砂层中的桩侧阻力和桩端阻力。高应变检测结果显示,极密实粉细砂层单位面积桩侧阻力范围为93～120. 01 k Pa,平均值为106. 6 kPa,1 500 mm钢管桩桩端阻力范围6. 742～6. 845 MN,平均值6. 780 MN。针对国内外规范对桩基承载力的估算计算结果进行分析,建议极密实粉细砂层桩侧阻力值取90～120 kPa,桩端阻力值取8～12 MPa。     

大直径超长嵌岩桩承载特性分析

大直径超长嵌岩桩在工程中应用广泛,但其荷载传递机理和承载能力特性的研究仍不够深入。针对现有现场试验研究和数值分析的不足,基于马来西亚槟城二桥工程,对大直径超长嵌岩桩承载特性进行数值模拟和现场试验研究。通过对比发现,有限元计算结果与自平衡法的实测数据有较好的吻合性,但由于土动摩阻和孔隙水压力影响,静动法测试结果比自平衡法大30%左右。大直径超长嵌岩桩侧摩阻力从上而下逐步发挥,且沿深度非线性分布现象明显。实际总的桩侧摩阻力占荷载90%,远小于桩土极限侧摩阻力。     

游艇码头定位桩桩长的确定方法

针对温州瓯江港区浮式游艇码头在接近35 m淤泥质土的地质条件下全直定位桩桩长确定和地基承载能力的问题,采用数值模拟方法,在波浪力和水流力作用下,对不同定位桩长的码头结构进行三维全尺度数值模拟分析和地基承载力校验,得到不同定位桩长的剪力和弯矩的内力分布特征、桩顶最大位移、桩身最大应力随不同桩长变化趋势。再根据定位桩自重和桩侧土极限侧摩阻力标准值确定桩底应力,与地基承载能力进行对比分析。研究表明,对于类似工程,可采用以地基承载力和桩顶位移为主、以桩身应力控制为辅助的控制方法来确定桩长。     

高置换率挤密砂桩加固软土地基的承载力计算

结合现场试验,对高置换率挤密砂桩加固软土地基单桩承载力及桩间土固结特性进行了分析.得出适合高置换率挤密砂桩的桩土应力比、桩间土承载力、单桩承载力的计算式,按规范中有关公式进一步复核了地基承载力特征值.提出的计算公式可供工程初步设计时参考.