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.     

一种新型坐底自升式平台插桩方法

依托一艘新型2 000 t坐底自升式海上风电施工平台,研究其相比传统的自升式平台和坐底式平台在插桩方式上的改进实践。分析坐底自升式平台的上船体、下浮体和桩腿之间的运动,并考虑采用结构重力快速压载的方式保证平台作业时插桩的稳定性。研究结果表明,新型坐底自升式平台在插桩时能躲避浪和流的袭击,当遇到较软或“硬-软-硬”的海底地层时,可降低插桩穿刺的风险和拔桩作业的难度。该研究可供特殊地质条件下的海上风电施工平台插桩作业的实施参考,能有效降低施工过程中的安全风险,并提高施工效率。     

密实含砂碎石和卵石地层钢管桩沉桩试验研究

钢管桩是海洋工程最广泛采用的桩型,复杂地层条件下钢管桩沉桩施工往往具有较大的难度。依托实际工程,基于地层原位试验、沉桩模型试验、基桩可打性分析、现场足尺试验,开展密实含砂碎石和卵石地层钢管桩沉桩施工试验研究。结果表明：1）采用人工模拟地层进行模型试验,桩侧土摩阻力试验结果应适当提高。2）密实含砂碎石和卵石地层中钢管桩桩端闭塞系数可取0.7～1.0、桩侧单位面积摩阻力可取225 kPa、桩端单位面积阻力可取不低于13 MPa。3）密实含砂碎石和卵石地层中钢管桩振动和冲击法沉桩困难,为达到设计入土深度可能需要通过恰当的方法清除桩内部分土塞。     

关于自升式海洋平台插桩特性的分析研究

采用通用程序语言VBA,结合工程技术人员对相关规范和理论的理解和实际工程经验,开发出适用于自升式平台桩靴插桩计算分析的程序,实现计算的相对标准化,针对300ft、400ft自升式海洋平台桁架式桩腿结构形式在中国南通海域插桩特性分析研究,阐述了同类海洋平台的插桩深度预测分析过程及方法,该方法和思路的应用对海洋平台的结构安全评估有重要意义。     

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。     

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。     

高桩墩台桩土共同作用对结构内力的影响*

根据广州某高桩墩台结构断面图和土层参数勘察报告,建立了包含墩台、桩基及土层的三维有限元模型。桩土界面采用面面接触模型,允许桩土分离及滑移,通过接触应力反映桩基土对桩的侧压力和摩阻力。分析得出了高桩墩台在多种荷载组合下的应力场和位移场,以及各桩的弯矩图和轴力图。并进一步将有限元结果与以丰海高桩墩台计算程序为代表的传统嵌固点法计算结果相比较,分析了2种方法单桩轴力图、弯矩图的差异及原因,同时分析了桩基土对结构内力的影响,得到桩排中的最大轴力弯矩桩的位置及单桩上轴力弯矩极值点的位置,为传统的嵌固点法计算结果提供了一些修改与补充,从而为高桩墩台结构设计提供参考。     

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。     

排水抗液化珊瑚礁砂地基碎石桩成桩工艺

基于碎石桩排水抗液化设计要求,成桩后桩间土密实度以及任意深度桩径均应满足设计指标要求。为了验证碎石桩设备在珊瑚礁砂地基成桩能力并获取合适工艺控制参数和质量控制流程,设置了现场试验区对比振冲工艺和振管工艺的成桩质量,分析桩间土挤密效果差异性。结果表明：1）在珊瑚礁砂地基,振冲工艺和振管工艺挤密效果差异不大。2）为了确保桩间土挤密效果和成桩质量,振冲工艺应采用分段填料量、反插密实电流和实时桩径图3个指标控制。3）振管工艺应采用分段填料量控制,结合造孔密实电流识别相对松散层。在松散层成桩时采取增加留振时间、提高反插深度并减缓反插速度等措施。     

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。     

海洋平台钢桩可打入性研究

针对钢桩大直径、超深入泥且方向变化,施工中会发生溜桩、拒锤等现象,利用GREWEAP软件进行钢桩可打入性分析,根据波动理论对开口桩进行打桩分析,对沉桩中贯入深度与锤击数进行理论和实际对比,结合工程实例,验证分析的准确性,提出施工建议。     

沉桩施工溜桩问题分析及解决措施

在码头桩基施工过程中,尤其是在软基条件下的沉桩施工,出现溜桩是一种常见现象.对溜桩产生原因进行分析,指出溜桩可能引发的各种问题,若对溜桩处理不当,会造成桩身裂缝、断桩等缺陷,严重时可能还会造成安全事故,在此基础上,结合具体工程案例,介绍了溜桩事前和事后所采取的解决措施,并进一步对解决措施进行检验,经检验,解决措施效果良好,可为同类工程提供借鉴.     

海床失稳对桩体土压力的影响*

传统的海洋桩基的设计计算方法未考虑海床失稳的影响,计算结果的精确性和可靠性无法保证,这将为设计出的海洋建筑物留下安全隐患。因此,在海洋桩基设计分析中有必要考虑海床失稳的影响。首先介绍了基于Biot固结理论和虚拟桩技术所建立的考虑海床失稳影响的桩-土相互作用模型,基于该模型求得的土压力可以考虑海洋环境条件、海床土体条件及桩体几何、物理条件等多因素的影响。而后,基于土压力的数值解,探讨了桩体挠度、波高、水深及土体压缩模量等对桩体土压力的影响,得出了若干结论,可为海洋桩基设计提供参考。     

93.5m打桩船设计研究

在20世纪,我国的打桩船均在内河和港内作业,船型小、功能低,21世纪初,随着我国海洋工程的发展,大型海上作业必须配备超大型打桩船。93.5m打桩船能打直径3m、主桩重120t的大型钢桩,该船为非自航箱型船,能抗7级风(蒲氏风级)、水流速≤0.3m/s、有义波高H1/3=0.8 m。设计过程中,研究了该船的主尺度、线型、不同工况稳性校核、船体结构、移船定位、锚泊设备、桩架受力分析和结构设计,并进行了耐波性和不同环境条件的锚系泊受力分析,经总体设计,在结合专家评审方案设计的基础上,完成施工设计并建造成功。该打桩船以优异的作业性能受到用户青睐。     

Parametric study on the effects of pile inclination angle on the response of batter piles in offshore jacket platforms

Offshore jacket-type platforms are attached to the seabed by long batter piles. In this paper, results from a finite element analysis, verified against experimental data, are used to study the effect of the pile’s inclination angle, and its interaction with the geometrical properties of the pile and the geotechnical characteristics of the surrounding soil on the behavior of the inclined piles supporting the jacket platforms. Results show that the inclination angle is one of the main parameters affecting the behavior of an offshore pile. We investigated the effect of the inclination angle on the maximum von Mises stress, maximum von Mises elastic strain, maximum displacement vector sum, maximum displacement in the horizontal direction, and maximum displacement in the vertical direction. The pile seems to have an operationally optimal degree of inclination of approximately 5°. By exceeding this value, the instability in the surrounding soil under applied loads grows extensively in all the geotechnical properties considered. Cohesive soils tend to display poorer results compared to grained soils.     

厚软土覆盖层桩基施工溜桩处置措施

溜桩在码头预制桩沉桩施工时经常发生，特别是覆盖层较厚时更为明显，此时不能简单采用降低桩身自重或降低桩锤自重等常规措施来解决问题。结合工程实例，对溜桩产生的机理进行详细分析，创新地采用增设桩锤吊笼的溜桩沉桩改进措施，并对沉桩质量进行检测。结果表明，厚软土覆盖层桩基施工发生溜桩时采用改进型桩锤吊笼设施后，桩身完好，桩尖达到设计高程，桩基竖向承载力满足设计要求，沉桩质量可以得到有效保障，其措施是可行的。     

Hysteretic damping model for laterally loaded piles

Fatigue assessment is a critical design aspect for many offshore structures. Soil-foundation interaction has a direct impact on the system dynamic response of these structures. While the stiffness of the soil-foundation interaction influences the system's natural frequency, the damping influences the amplification of the structural response to environmental excitations. This paper presents a simplified model for estimating the soil damping due to nonlinear soil response for pile foundations, which have wide applications in the offshore industry, such as for supporting jacket platforms, wind turbines and wellhead facilities. The proposed model is fundamentally linked to the damping response of the soil measured at element level therefore it offers design engineers an efficient and accurate way to estimate soil-pile interaction damping based on site-specific soil data. Approaches to include the suggested model for structural analysis are also proposed.     

桩土作用下斜桩对高桩码头岸坡稳定性的影响

考虑船舶撞击力、堆货荷载等外荷载对码头岸坡与后方桩台的作用,利用ABAQUS有限元软件对高桩码头布置斜桩的后方桩台与岸坡土体进行模拟,并对其桩土相互作用和结构稳定性进行分析。对位移场、应力场等云图中的模拟结果进行分析,结果表明：斜桩承受水平荷载能力优于竖向荷载,与直桩可以很好地形成遮帘作用,保证岸坡土体和结构物稳定。     

高桩墩台结构在离岸海洋站中的应用

离岸海洋站作为外海孤立建筑物,自然条件恶劣,高桩墩台结构是一种十分适合的结构形式.以成功建成并运行的“连云港港30万吨级航道工程徐圩海洋站工程”为工程实例,从结构选型、高程确定、结构设计、结构计算和结构施工等多方面进行阐述和探讨,对高桩墩台海洋站的设计和施工进行总结和分析,为今后离岸海洋站工程的建设和研究提供了参考意见.     

浅水裙桩导管架的安装工艺

文章以蓬莱19-3单点导管架的海上安装工艺为例介绍了渤海裙桩导管架的海上安装过程,提出了使用“钢桩脚鞋”起长重桩,用脚手架管做插桩导向引导插桩,用送桩辅助打裙桩,用圆管观测打桩刻度等一系列实践性极强的安装方法,对于今后在渤海湾或其它浅水区域安装类似的导管架有借鉴意义.