桩靴贯入对群桩效应影响的模型试验分析

为评价桩靴贯入饱和软黏土对邻近水平受荷群桩群桩效应的影响，开展了1g条件下的模型试验。基于桩身应变测量结果得到桩身弯矩，对弯矩拟合后依据弯矩与剪力的微分关系得出近远桩桩头承担的剪力，进而依据修正Poulos方法得出在桩靴贯入过程中描述群桩相互作用的Y乘子的变化，并将考虑群桩效应后的群桩桩身弯矩与试验结果进行对比。研究表明在桩靴贯入过程中，群桩近远桩桩头承担剪力发生变化：远桩桩头承担荷载增大、近桩桩头承担荷载减小。桩靴贯入使Y乘子减小，考虑群桩效应后，弯矩预测结果与测量结果较为接近。     

桩靴支护结构对桩端极限承载力的影响

以渤海湾"胜利五号"自升式作业平台桩基贯入工程实例为基础,优化自升式平台桩靴支护结构位置,采用有限元数值模拟位置优化后的桩端极限承载力,并与实际桩端承载进行比较。优化结果表明:沿桩靴径向和垂向优化发现桩端极限承载力由内向外是先增大、后减小,支护结构在r'/r=0.6,h/H=0.4处优化达到预期效果;合理优化桩靴支护结构的位置可以改变桩靴上端面土体流动方向,减小土体对桩靴上端面冲量及桩靴上、下端面土体流速差,稳定贯桩过程,能够增加桩端极限承载力。     

具桩靴自升式钻井船插桩过程有限元模拟研究

在评价具桩靴自升式钻井船的插桩深度及承载力时,包括浅基础、桩基础在内的多种计算方法均有各自的适用条件和局限性。应用有限元数值模拟方法,分别研究了桩靴在均质黏土和均质砂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、不同公式的适用性等多方面认识。在均质黏土中,随着插桩深度的增加,地基土先后经历了整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种破坏形式;在均质砂土中,地基土的破坏形式主要表现为整体剪切破坏。插桩荷载的影响深度约为3倍桩靴截面宽度。浅基础公式的计算结果与有限元模拟成果更为接近。     

土体流动对自升式平台桩靴极限承载力的影响

现有自升式平台强度设计中地基承载力采用静态设计法,将地基作为一种不变的边界条件,将桩土作用简化为泥面下简支约束,从而忽略了地基土的非线性及低强度特性。桩土贯入过程属于动态高度非线性、大变形问题,土体流动特性对桩端承载影响很大。建立桩土有限元模型,采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE)模拟桩土贯入,利用罚函数法求解桩土面-面动力接触效应。分析结果表明:桩靴上部空腔破坏,土体回流冲击桩靴上端面,并在桩靴上下端面形成速度逆差,造成桩靴下部形成瞬态吸力,使桩端承载骤增。因此采用静态设计法得到地基承载能力低于实际贯桩桩端承载,由此提出了这样的问题:按照现行规范进行地基承载能力设计,会导致地基承载能力不足。     

海上吊物六自由度系统动力学特性分析

自升式风电安装平台由于作业臂长度的限制,在进行海上钻井和维修作业时会紧靠导管架平台。风电安装平台桩靴插桩过程中会排开大量土体,对临近平台桩基产生很大的挤压荷载。以某自升式风电安装平台和其临近固定平台为研究对象,探讨了风电安装平台桩靴入泥带来的挤土荷载与环境荷载的耦合作用对平台桩基强度的影响。分析结果表明,在靠近泥面一定范围之内,在进行导管架钢桩设计时必须考虑挤土荷载与环境荷载的耦合作用,以满足导管架平台桩基强度要求。     

基于CEL和ALE方法的自升式平台桩基贯入过程瞬态研究

为研究桩基过程中桩端极限承载力、桩靴上部空腔的形成、发展和破坏机理,桩土贯入过程中桩端土体流动及土体应力分布变化,采用两种方法来处理地基土体高度扭曲的网格,并与相关地土工离心模型试验实验结果进行对比,结果表明:ALE方法较CEL方法可更好地保证地应力稳定性;桩土贯入过程中桩端土体回流优于空腔垂直壁面剪切破坏是空腔破坏的主要原因,ALE数值结果与离心试验结果一致;ALE方法保证材料-边界-网格的一致性运动,模拟桩端极限承载力较CEL更加真实、可靠。ALE方法对于桩基贯入过程中的瞬态研究结果优于CEL方法。     

桩靴形式对PHC桩穿透性能的影响

坦桑尼亚某水工项目桩基施工采用直径800和1 000 mm两种类型的PHC桩,针对不同桩靴形式的基桩穿透性能进行研究。从桩尖形式、桩靴长度、钢桩靴与PHC桩连接方式对PHC桩沉桩总锤击数、贯入度变化进行统计,结合不同桩靴形式在相同地质条件下的贯入度、桩身应力、能量等参数进行对比。结果表明,外突十字桩尖PHC桩穿透性能最强;桩靴长度增加其基桩穿透能力增加,但桩靴长度大于5 m时,其基桩穿透能力增加不明显;钢桩靴与PHC桩法兰盘采用斜角坡板焊接能减少沉桩过程土阻力,基桩贯入度较大,更易穿透至设计高程。     

基于不同区域土体变形特性的自升式平台拔桩阻力计算方法研究

为了研究自升式平台在饱和软黏土拔桩过程中所受拔桩阻力的大小及变化规律，基于不同区域土体的变形特性，应用ABAQUS软件分别采用耦合的欧拉-拉格朗日（CEL）数值分析方法与基于小应变理论的有限元（SSFE）计算方法建立了桩靴上部阻力与底部吸附力的数值计算模型；提出了自升式平台拔桩阻力计算方法，并与已有的离心机试验结果进行比较。根据不同固结条件，开展了土体不排水抗剪强度、贯入深度以及桩靴直径对桩靴拔桩阻力的敏感性分析。研究结果表明：该计算方法能有效预测桩靴在软黏土中所受的拔桩阻力，其中上部阻力、底部吸附力预测误差分别为14.48%和-7.25%～4.23%，峰值拔桩阻力预测值误差为15%左右；桩靴所受的上部阻力主要来自于上覆土体对桩靴的反作用力，而底部吸附力则由桩靴底部土体中负超孔隙水压力引起；上部阻力受上述3项因素影响较大，而底部吸附力则随着固结时间增加而显著增大。研究成果可为桩靴拔桩作业过程中的受力分析提供借鉴与参考。     

砂土中静压桩贯入过程中的桩周应力分析

利用模型试验研究砂土中静压桩在贯入过程中的承载机理。分析模型桩贯入4种不同深度时的桩周应力变化规律,对桩顶轴力、桩顶位移、桩身环向应变和桩身纵向应变进行全程测量。利用一种半数值半解析的方法,通过测量模型桩壁的环向应变与径向应变,推导出桩周的围压和摩阻力。结果表明:在贯入初期,桩体上部会出现负摩阻,随着贯入深度的增加,上部负摩阻的范围和数值都在减小直至消失;在沉桩阻力中摩阻力所占比例较小,但其比例随着贯入深度的增加不断增大。整个贯入过程中桩周围压随贯入深度的增加在不断增大。在同一土体深度处的围压也随桩体贯入而增大。随贯入深度的增加,摩阻力和围压的变化趋势呈现了较好的一致性,摩阻力与围压的比值在0.41~0.53波动。     

导管架桩的布置、尺寸和贯入深度的确定

叙述了在初步确定平台导管架桩的布置尺寸和贯入深度过程中,设计者需要考虑的若干问题.     

海上风机基础选型

海上风机基础结构是海上风电场的基本组成部分,海上风机基础结构的安全性和可靠性是海上风电场高效稳定运行的基础。海上风机基础的建造和施工在海上风电工程造价中占比接近30%,是海上风电场工程建设中除风电机组设备投资外成本占比最高的环节。根据目前已经建成项目和在建项目风机基础情况统计,重力式、单桩、导管架、水下三桩、水上三桩、高桩承台、单桶/多桶吸力桶、漂浮式等基础形式均有商业化应用,其中单桩和导管架基础形式是经济性相对较优、施工工效最高、应用比重较高的基础形式,本文对各种基础形式的特点和应用情况进行简要介绍。     

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。     

海上固定式平台水下钢桩打桩动态监测

本文将结合南海海域东方13-2导管架固定式平台水下钢管桩施工及打桩过程中高应变监测,简要地介绍了水下钢管桩高应变监测流程。打桩过程中高应变监测,能实时监测桩身应力、打桩锤的能量、贯入度、桩身完整性及桩身承载力,为海上打桩的顺利进行提供了数据支持。打桩结束后可以用CAPWAP软件分析出短期内准确的桩身承载力,为后期附近平台设计提供数据支持。     

自升式平台插桩性能分析及验证

基于静压贯桩试验对桩端底部压力分布规律进行验证表明,桩靴底部压力由内向外先增大,后减小,再增大。采用ABAQUS/ALE模拟插桩过程以研究Mohr-Coulomb模型中土体各参数物理意义对桩端承载影响。数值模拟结果表明,弹性模量对桩靴承载力影响不大;泊松比控制桩靴上部空腔的形成、发展及破坏机理。摩擦角、内粘聚力影响土体剪切强度及桩端承载力,其中以摩擦角影响为主。     

大直径PHC管桩在印尼密实厚砂层场区沉桩实践

印尼万丹丰益工业园港项目工程首次采用D-160柴油锤进行PHC桩沉桩施工前,选取9根PHC桩在砂层分布的典型位置进行试沉桩.结果发现:桩靴长度对PHC管桩穿过砂层有明显影响,桩靴越长,穿过砂层所需的锤击数越少,总锤击数也会明显减少;当桩靴进入砂层时,贯入度会急剧减小,影响贯入度的主要因素是较大的端阻力,该过程一直持续到...     

静压灰土挤密桩的ANSYS分析

灰土桩挤密是加固地下水位以上湿陷性黄土地基的一种方法.本文主要依据了位移贯入法理论,对静压灰土挤密桩成空过程进行了模拟,从而实现了桩在土体中的贯入,验证了小孔扩张理论中沉桩后土体在桩侧与桩端的扩张形式,为实际施工提供了理论依据.     

水平承载桩-桶基础周围土体的变形场分析

采用数字照相变形量测技术方法,对水平承载的桩-桶基础室内模型试验进行观测,分析地基土体位移发展变化规律与变形模式,得到土体的渐进性变化过程,发现土体的剪切变形轮廓线和土体的破裂面模式基本一致,被动区都为一个与土表面成一角度的三角形,主动区沿着基础轮廓展开。该结论可为分析桩-桶基础的水平承载力提供参考依据。     

桩靴基础自升式钻井平台在砂土层下伏粘土层中的插桩分析

在对我国南海海域进行自升式钻井平台场址工程地质调查的基础上,分析桩靴基础在上述层状土中贯入的破坏模型,提出在不同破坏模型下的插桩深度预测方法,实例验证表明,该方法可提高对插桩深度预测的准确性.     

可移动式自升式钻井平台的插桩压载风险浅析

与相对固定的导管架或平台相比,可移动式自升式钻井平台从诞生之日起就要经历不断的拖航-就位-插桩-作业-拔桩-再拖航这样周而复始的过程,桩腿和桩靴从始至终都会面对着各种不同类型的海床及浅表地层的考验。尤其是随着钻井平台箱体自身重量的增大,作业水深的增加,作业周期的延长和极端恶劣作业环境的影响,对于桩腿和桩靴及相关支撑结构的要求越来越高,同时对于操作船体升降的工程技术人员也提出了新的课题。笔者通过分析总结了通常插桩压载的经验,并提出了施工工程的注意事项。     

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。