自升式平台“踩脚印”试验系统研制

针对自升式平台踩脚印会使平台发生倾斜,造成严重事故的问题,设计并建立一套自升式平台踩脚印试验系统,在典型工况下,进行三桩腿全平台模型踩脚印试验,测量平台三条桩腿上的弯矩以及平台倾斜角度,发现在桩靴刚入泥的阶段,桩腿上的弯矩、水平力以及平台倾斜角均快速增长,平台朝脚印中心转动,有向脚印中心滑动的趋势。     

桩腿滑移对自升式平台结构及RPD影响

针对自升式钻井平台在"踩脚印"过程中,桩靴位置发生横向滑移,会对平台结构造成破坏的问题,根据平台结构及桩腿的极限承载能力,计算出桩靴沿x轴0°、60°、90°、120°、180°方向滑移的极限距离;监测桩腿RPD值,总结得到桩靴在不同方向滑移距离与RPD之间的关系,为平台设计人员和操作人员提供参考。     

基于MIDAS的抗滑桩三维数值模拟及优化

某港区护岸工程区域的地质条件较差,软土层较厚,岸坡整体稳定性不满足要求,采用抗滑桩进行加固处理。基于MIDAS GTS NX软件,建立三维有限元模型,根据边坡不打抗滑桩情况下的等效塑性应变云图,确定抗滑桩桩长,分析不同桩型、桩径、桩距、平面位置下的桩内力、整体稳定系数及工程费用,选择最优的抗滑桩布置方案。结果表明,桩距在3.5D范围内,桩弯矩随着间距增大而增加,桩距达到3.5D后,桩弯矩不再显著增加;桩距在3.5D范围内,岸坡整体稳定系数随桩距增大无显著变化,超过3.5D后会逐渐降低;抗滑桩能有效改变岸坡的塑性区分布,整体稳定性提高了近30%。     

自升式移动平台圆柱型桩腿建造检验要点

桩腿是自升式移动平台的关键结构,一方面需要承受平台主体及甲板货物重力以及受风波影响时产生的弯矩、冲击,还需要承受各种波浪和流载荷;另一方面桩腿自身尺寸及安装精度直接决定平台能否顺利升降。根据以上技术指标以及相关规范、指南的要求,以某多功能海上自升平台建造检验过程为例,阐述该平台桩腿制造检验控制要点,通过焊接工艺选择、制造精度控制,并结合无损检测等措施较好地控制了桩腿的焊接变形、整体尺寸精度,保证其满足各项指标要求,对其他平台桩腿制造提供了工程和理论依据。     

倾斜荷载下基桩P-Δ效应等效弯矩有限元迭代法

假定桩身位移为三次幂函数,结合倾斜偏心荷载下单桩受力微分方程确定的桩身弯矩、剪力与桩身水平位移关系,引入等效附加弯矩概念,提出了基桩P-Δ效应的等效弯矩有限元迭代法,编制了Matlab分析程序,并结合算例对成层地基中倾斜偏心荷载、桩自重、水平分布荷载、竖向分布荷载和竖向荷载综合作用下基桩内力位移进行了分析。结果表明:等效弯矩有限元迭代法用于倾斜荷载下基桩P-Δ效应计算分析是有效的;当墩身较高时,墩身倾斜、墩顶偏心弯矩、水平力等对基桩产生的P-Δ效应显著。     

CPOE-62自升式作业平台整船强度入级计算

按照CCS移动平台规范进行多个工况下的CPOE-62自升平台整船有限元强度屈服和屈曲计算。就风、浪、流环境载荷计算，桩腿与围阱区接触耦合的接触力传递模拟方法，平台整体侧向位移引起的二次力的P-△效应进行了讨论。建立了拖航工况下桩腿弯矩的计算简图，推导出桩腿弯矩计算公式后进行桩腿强度校核。     

自升式钻井平台倒K型桩腿结构优化设计

综合考虑了风浪流等环境载荷及环境载荷作用角度的影响,运用有限元软件对自升式钻井平台倒K型桩腿结构尺寸进行了优化,并基于优化结果论述了倒K型桩腿结构尺寸及其力学性能随位移约束的变化规律。研究结果表明:不同位移约束下,倒K型桩腿弦杆、横撑杆、斜撑杆及内撑杆的体积比例分别保持在77%、9%、13%及1%左右;而在相同的位移约束下,最大应力会随着作用角度的变化围绕平均应力上下波动,且波动率约为±0.0775%。     

自升式平台桩靴结构优化设计

结合有限单元法和尺寸优化理论,对某自升式海洋平台的桩靴结构进行了设计与优化。根据桩靴设计要求确定各部件尺寸和相应材料参数,以此建立桩靴的有限元模型。针对CCS对桩靴提出的工况依次进行分析计算,获得各工况下应力与位移的分布特征和土壤作用力在结构中的传递路径。然后进行板厚尺寸的优化。计算结果表明,桩靴在偏心工况且偏心角度为60°时应力达到最大,且土壤流失可能性最高;尺寸优化后,桩靴的质量明显减少,应力分布更加均匀,材料利用率得到有效提高。     

卸荷式板桩码头地震液化灾害三维数值模拟

为研究卸荷式板桩码头的抗震和抗液化性能,以多孔饱和介质理论为基础,对有限元-有限差分耦合的方法进行程序化,开发可模拟砂土液化性能和土结构相互作用的数值程序,并对三维卸荷式板桩码头结构进行地震液化灾害分析。研究表明:地基砂土液化对板桩、遮帘桩和卸荷平台会造成较大的水平变形,板桩和遮帘桩上的土压力和弯矩随地震强度的增大而增大;对于所设计的新型板桩码头结构,在"板桩-遮帘桩-卸荷平台-锚桩-拉杆"共同作用下,整体结构仍是安全可靠的。     

孤立波作用下单排桩附近床面冲刷实验研究

为揭示海啸波冲击下桩式防波堤的桩基附近泥沙冲刷特性,文章通过物理模型实验研究了孤立波作用下单排桩柱结构附近床面的局部冲刷问题,测试了入射波高和水深对冲刷坑形态发展的影响。结果表明:床面冲刷主要发生在相邻柱体的间隙处;在冲刷过程的前期阶段,排桩不同间隙附近床面冲刷的演变存在一定的差异;到冲刷后期,各间隙床面三维形态上的差异逐渐消失;达到冲刷平衡后,在间隙附近形成显著的冲刷坑,冲刷坑的下游则出现淤积的沙坝;沿间隙中心线剖面上的最大冲刷深度出现在柱中心偏下游位置,最大淤积高度出现在柱中心下游的几倍圆柱直径范围内。冲刷坑沿槽宽方向的发展随着波高的增大而增大,随着水深的增大变化不明显;平衡剖面上最大冲刷深度、最大淤积高度和冲刷坑水平长度亦随着波高的增大而显著增加。试验成果可为进一步建立相应的三维泥沙冲刷数值模型提供校核依据。