《考慮地基影響時自升式平台的結構強度研究》是依託浙江海洋大學，由張兆德擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮地基影響時自升式平台的結構強度研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張兆德
- 依託單位：浙江海洋大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
按現行規範，自升式平台結構計算的邊界條件是將地基的作用簡化為泥面下某處約束。這種簡化忽略了海底地基與平台結構的相互影響，從而會引發平台結構安全問題。.本項目選取勝利十號或作業五號自升式平台作為研究對象，首先對我國渤海海域的海洋環境載荷進行分析；採用理論分析和實驗研究方法，研究表層為粉質粘土的渤海海底層狀地基的土力學本構模型，並確定其土力學特性參數；再通過數值模擬和模型試驗，考慮海底地基的彈塑性，選取M-C或D-P模型，研究地基土-樁靴-樁腿-自升式平台結構整體系統的靜強度與極限承載力；考慮地基土非線性，研究自升式平台結構的動力回響；最後，在自升式平台主體與樁腿上選取測點，實施海洋平台現場測試，進行數據對比分析研究。最終揭示載荷作用下平台對地基的影響及地基變化因素對海洋平台結構的影響規律。並提出針對我國渤海海域地基影響下自升式平台強度計算的修正方法，為自升式平台結構設計的改進提供依據。
結題摘要
現有自升式平台強度設計中地基承載力採用靜態設計法,將地基作為一種不變的邊界條件，將樁土作用簡化為泥面下簡支約束，從而忽略了地基土的非線性及低強度特性.樁土貫入過程屬於動態高度非線性、大變形問題,土體流動特性對樁端承載影響很大.建立樁土有限元模型,採用任意朗格朗日-歐拉法（ALE）模擬樁土貫入,利用罰函式法求解樁土面-面動力接觸效應.分析結果表明:樁靴上部空腔破壞,土體回流衝擊樁靴上端面,並在樁靴上下端面形成速度逆差,造成樁靴下部形成瞬態吸力,造成樁端承載驟增.因此採用靜態設計法得到地基承載能力低於實際貫樁樁端承載,易導致地基破壞,對平台結構強度不利.基於靜壓貫樁試驗，採用ABAQUS/ALE （Arbitrary Lagrangian-Eulerian）有限元分析方法模擬自升式平台插樁過程. 針對貫樁過程中樁端底部壓力分布規律，利用靜力壓樁試驗結果對數值模擬結果進行驗證，試驗結果與數值結果吻合. 並針對貫樁過程中樁的貫入速度,Mohr-Coulomb模型中土體各參數對貫樁過程的影響進行探討. 數值模擬結果表明，樁的貫入速度,典型載入形式包括Tabular和Smooth,對樁端承載力呈現形式有明顯不同，但樁端極限承載力不因載入速度形式不同而變化很大；彈性模量(E)對樁靴承載力影響不大；泊松比(γ)控制空腔的形成、發展形式，對樁端承載力有不同程度的影響.摩擦角(φ)、內粘聚力(C)影響土體剪下強度及樁端承載力，其中以摩擦角(φ)影響為主.針對樁靴穿刺現象，利用穿刺壓載試驗結果對數值模擬結果進行驗證表明：穿刺發生時，樁端承載驟降：樁靴外側壓力約為內側壓力5~10倍，壓力變化為非線性分布，與中國船級社《海上移動平台入級與建造規範》中關於樁靴底部壓力呈線性分布假定不符.樁土動接觸法則套用於平台插樁設計具有重要的現實意義.
