饱和软黏土中吸力锚的承载能力数值分析*

利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性.计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图.通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响.     

深海石油平台锚桩承载力的研究

目前深海石油平台广泛采用桩基锚固形式,深海锚桩与浅海桩基的受力形式存在较大差异。采用三维有限元软件模拟深海锚桩的受力情况,重点分析深海锚桩在受缆索斜向拉力作用时,不同加载角度和系泊点位对桩基水平承载力和竖向抗拔承载力的影响,可供深海石油平台设计研发参考。     

吸力锚的模型实验与土层冲刷有限元分析

选择不同尺寸吸力锚,在位移控制模式下进行多向吸力锚承载力模型试验,分析加载方向、长径比对其破坏模式以及极限承载力的影响。结果表明,随着吸力锚受荷角的增大,极限承载力在减小;当吸力锚的受荷角、贯入深度相同时,长径比越小,则极限承载力越大。利用ABAQUS创建吸力锚仿真模型。探究吸力锚周边土体冲刷程度对其承载力的影响。结果表明,随着土层冲刷深度的增加,吸力锚剩余承载力逐渐减小。     

深海重力锚在黏土中承载性能的模型试验

确定重力锚在黏土中的水平承载力对海洋平台重力锚锚固基础的设计具有重要意义.基于模型试验确定不同类型带有复杂剪力键的重力锚在不同黏土中的水平承载力,通过建立重力锚承载力的锚-土相互作用有限元模型,验证有限元方法的可行性.进而探究重力锚在黏土中拉动时土体的破坏形式,分析不同类型重力锚在黏土中的适应性.试验结果表明,在重力锚运动时土体的破坏形式主要有整体的滑动破坏和局部的剪切破坏,破坏的位置不局限于土体与锚接触的土层,在深度和宽度方向都有一定的延伸;土质内摩擦角对重力锚承载力影响较大,增大近1倍的内摩擦角可使重力锚的承载力增幅超过100％.     

吸力锚的抗拔承载力分析

研究的目标及主要手段是在文献调研的基础上，对现有针对吸力锚的承载力分析方法进行汇总、总结和归纳。通过吸力锚在粘土和砂土2种不同土质中的破坏形式，以及其受力状态的实例分析，提出新的承载力分析方法，能够反映一些主要的影响因素，并力求在已有基础上能有所改进。     

一种组合式吸力锚的建造安装方案

介绍一种适用于海洋石油开发设施的新型组合式吸力锚的结构形式,主要性能以及建造、海上拖航和安装方案,说明该类型组合式吸力锚具有良好的承载力性能和拖航稳性,同时其建造和海上安装简易。     

饱和软粘土中新型法向承载力锚极限承载力分析

法向承力锚(VLA)因其安装回收方便、承载能力高、可重复使用等优点,被广泛应用于海洋工程。文中假设一楔形锚板埋置于理想不排水饱和软粘土中,通过建立锚板-土体有限元数值模型,对锚板的极限承载力和锚的失效形式进行分析,考察了不同埋深、埋置倾角等对其承载力系数的影响。在浅埋和深埋两种情况下,锚的失效形式分别表现为锚板上方土体的整体破坏和周边土体的局部剪切破坏。随着埋深增加,锚板承载力系数趋于稳定,埋置倾角对承载力系数的影响也逐渐变小。     

用于FPSO系泊系统的吸力锚疲劳分析研究

以某系泊系统吸力锚的设计为基础,运用ANSYS有限元软件和编制的表格对吸力锚系泊点处的疲劳进行计算分析。通过对局部结构进行调整试算,得出较为优化的加强方案。     

旅大32-2MOP吸力桩平台安装技术

海洋平台需通过桩基与海床固定,桩基根据安装工艺不同分为:打桩桩、钻孔桩和吸力桩;随着海洋工程的发展,吸力桩越来越广泛地用作为系泊系统、水下生产系统及自安装式平台的桩基。以旅大32-2系缆平台为例,对吸力桩平台吸水灌入工艺进行介绍,可提供以后类似工程借鉴和参考。     

大跨径斜拉桥钢锚梁式索塔锚固结构承载力分析

以鸭绿江界河公路大桥为工程背景,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性影响,采用有限元方法,对钢锚梁结构的破坏形态和极限承载力进行分析。结果表明,钢锚梁式索塔锚固结构的破坏形式为钢锚梁受拉弯强度破坏,破坏荷载为设计荷载的5.8倍,结构有较大的安全储备。提出了钢锚梁腹板、拉索支撑结构以及钢牛腿的简化计算模型,结果表明理论计算结果与有限元计算结果较为吻合,能较好的预测钢锚梁的应力值和应力分布。     

Finite element modeling of suction anchors under combined loading

Suction anchors are subjected to inclined, quasi-horizontal or quasi-vertical loadings. The type of the structure and depth of water govern the inclination of the load. Under this load condition, suction anchor experiences a combination of horizontal and vertical translations, and rotation. Therefore the soil's reaction to this load condition can be idealized as horizontal and vertical loadings, together with a moment. The magnitude and combination of the reactions depend on the load inclination, soil property and the point at which the load is applied. The behavior of the suction anchor subjected to the combined V–H-M loading is elaborated in this paper. This is to observe the effects of soil properties on the failure mechanism and ultimate capacity of the foundation. This was achieved by applying the pure horizontal and vertical displacements, and rotation and their combinations to the foundation, on V–H, V-M and H-M spaces and the yield-locus created for each space. The general purpose finite element program DIANA was used for this study. Non-linear analysis was conducted using a simplified elastic-perfectly-plastic model with Von-Mises yield criterion for saturated and consolidated clay.     

Simulation of torpedo anchor set-up

Torpedo anchors are used for station keeping of floating offshore platforms and fixing risers to the seabed in deep water. Their main benefit over other anchors is reduction in anchor installation cost via free falling in the water. A torpedo anchor has a steel cylindrical shaft with a conical tip and is ballasted in order to deepen the soil penetration and increase the anchor holding capacity. In order to address the installation effects on the soil strength and consequently the anchor pull-out capacity, first reconsolidation (set-up) of soil next to the anchor after installation is studied by a finite-element (FE) analysis of coupled deformation and fluid flow in porous media. The results of the set-up analysis indicate the rate of dissipation of excess pore-water pressure and soil-strength recovery. These are important considerations in predicting the anchor pull-out capacity at different times after installation. In the absence of a documented complete set of installation and set-up tests, the results are validated qualitatively using available albeit limited field test data.     

基于拖曳锚轨迹方程的拖曳锚系泊优化分析

拖曳锚系泊作为目前海洋工程使用最为广泛的系泊方式，因其较低的制造和安装成本使其成为小型浮式平台系泊方式的首选。目前拖曳式系泊设计大多根据以往工程经验进行选择设计，由于经验设计中并没过多的泥面表面及以下锚链安装信息，因此在设计之初很难对系泊材料用量准确计算。不同重量的拖曳锚在同样的嵌深和同样的锚倾角条件下，所能提供的系泊力大不相同。同时，不同重量的拖曳锚的在相同土壤条件下拖曳嵌入轨迹不同，因而最大埋深不同。上述两方面原因导致不同重量的拖曳锚提供的系泊力不一样。因此，需要达到同样的系泊效果，泥线以下反悬链线和卧底链的长度在不同重量锚的系泊系统中是不同的。参照系泊成本各个分项在其生命周期各阶段的占比，材料制造成本与安装成本占据系泊成本的大部分，且安装成本往往正比于材料成本。因此降低系泊锚链的材料成本对整个系泊系统的成本降低起到了巨大的优化作用。通过结合拖曳锚的极限平衡法拖曳轨迹理论方程，以不同重量的拖曳锚在粘性土壤中的不同拖曳距离下提供额定系泊力时所需要的材料重量为系泊成本评价依据，从而得到浮式结构物系泊系统的一种设计优化方法。     

支持向量机在单桩竖向极限承载力预测中的应用

单桩竖向极限承载力是桩基础设计中一项重要的内容,本文应用V-支持向量回归机算法,对单桩竖向极限承载力进行了预测。结果表明这种方法可以作为单桩竖向极限承载力计算的一种参考。     

半潜式平台定位系泊控制试验系统设计与应用

采用三台模型锚机和一台实物锚机模拟半潜式平台定位执行机构,建立了锚链索动力学模型、锚机动力学模型和平台系统数学模型,运用自动定位控制算法控制平台的位移。将变频技术、PLC控制技术和工业以太网技术应用在系泊控制试验系统中,提高了自动化程度、工作效率和可靠性,对半潜式平台的国产化研制具有重大意义。     

SPAR平台在波浪中运动的时域预报方法

在船舶与波浪相互作用时的三维预报方法的基础上,发展了SPAR平台与规则波相互作用的时域数值预报方法,该方法计入了SPAR平台垂荡和纵摇阻尼效应。使用该方法对一经典SPAR平台进行了规则波中的时域数值模拟。通过计算分析可以看出,该方法能捕捉SPAR平台在临界波浪周期下的耦合运动,验证了该方法的可靠性。     

螺纹桩承载性状分析与研究

螺纹桩基是一种新型桩基础,由于其具有较好的承载性能,已经在工民建、道路桥梁等领域有所应用,但是目前对螺纹桩的承载机理研究还不成熟。为了研究螺纹桩的承载机理及其承载能力计算方法,在前人研究工作的基础上,通过理论分析,探讨螺纹桩的竖向承载机理,分析螺纹桩尚未达到极限承载力时的承载能力计算方法,获得了螺纹桩不同桩段阻力和竖向极限承载力计算公式。为螺纹桩的进一步研究应用提供一定的理论支持。     

步履式顶推平台在强涌浪海域钢管桩沉桩中的应用

以色列阿什杜德港Q28码头为高桩码头,桩基采用钢管桩的结构形式。现场存在装配式移动平台施工工序繁多且沉桩精度难以控制、浮式施工平台抛锚定位受限、顶升式平台移位窗口期少等技术难题。通过对传统施工工艺的深入分析,创造性地采用步履式顶推平台施工工艺,有效解决现场技术难题,保证Q28码头桩基的顺利实施。