軟土地基上吸入式組合樁的承載力特性.pdf

1、目前我國(guó)的海洋平臺(tái)主要集中在淺海區(qū)域，基本采用重力式平臺(tái)、張力腿式平臺(tái)等傳統(tǒng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，主要承受水平向的風(fēng)力荷載、波浪荷載和豎直向下的荷載。隨著石油、天然氣等海洋資源的日益開(kāi)采，海洋工程不斷的向深海推進(jìn)，與淺海相比，深海存在大量飽和軟粘土地基，對(duì)于平臺(tái)結(jié)構(gòu)而言主要承受的荷載類型不再是豎直向下的荷載，而是上拔荷載和水平荷載。由于持力層軟弱，施工困難等因素以受壓為主的傳統(tǒng)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)形式已經(jīng)不再適用，半潛式結(jié)構(gòu)、大型浮式結(jié)構(gòu)逐漸被推

2、廣應(yīng)用，大型結(jié)構(gòu)的錨固問(wèn)題給海洋工程帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。近幾年一種新型的海洋平臺(tái)基礎(chǔ)形式吸入式樁正在被國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究，它適用于軟粘土地基并有制作運(yùn)輸安裝方便、工程造價(jià)低、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，尤其具有較好的抗拉承載力和穩(wěn)定性，這些特點(diǎn)使得吸入式樁成為深海平臺(tái)優(yōu)選的基礎(chǔ)形式。吸入式樁有兩種形式，一種是吸入式單樁，另一種是在吸入式單樁基礎(chǔ)上，由三樁組合而成的吸入式組合樁。目前的研究主要集中在吸入式單樁，隨著開(kāi)采活動(dòng)進(jìn)一步向深海推進(jìn)，對(duì)于單樁承載力的要

3、求不斷提高，設(shè)計(jì)尺寸不斷加大，這給吸入式單樁的制造、運(yùn)輸和安裝帶來(lái)很多困難，為了最大程度的提高承載力降低成本，需要對(duì)吸入式組合樁的承載力特性進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。本文通過(guò)大型有限元計(jì)算軟件ABAQUS對(duì)吸入式單樁和吸入式組合樁在靜力荷載下的承載力特性進(jìn)行對(duì)比分析，探討吸入式組合樁的承載力優(yōu)勢(shì)。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　基于大型有限元分析軟件ABAQUS，建立了靜力荷載條件下飽和軟粘土上吸入式組合樁的有限元計(jì)算模型。根據(jù)有限元分析

4、，當(dāng)緩慢施加豎直上拔荷載分量時(shí)，吸入式組合樁發(fā)生局部剪切破壞，樁與土體發(fā)生分離，樁體被單獨(dú)拔出，土塞留在樁外;當(dāng)快速施加豎直上拔荷載分量時(shí)，吸入式組合樁發(fā)生整體剪切破壞，樁體內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，樁內(nèi)土塞與樁底土體隨著樁體一起向上拔出。與吸入式單樁相比，吸入式組合樁在豎直上拔荷載作用下的承載力沒(méi)有明顯的提升。
　　當(dāng)對(duì)吸入式組合樁施加水平荷載分量并考慮主動(dòng)側(cè)土體裂縫時(shí)，組合樁由于多樁效應(yīng)樁前土體擠壓隆起形成被動(dòng)側(cè)破壞楔體，樁后界面與主動(dòng)側(cè)

5、土體并沒(méi)有形成裂縫，同樣形成了楔形土體變形區(qū)域;當(dāng)不考慮主動(dòng)側(cè)土體裂縫時(shí)，吸入式組合樁發(fā)生雙面破壞機(jī)制，在樁前形成被動(dòng)側(cè)破壞楔體，樁后主動(dòng)側(cè)土體同樣形成破壞楔體，三樁中心區(qū)域形成圓弧形的旋轉(zhuǎn)破壞面。與吸入式單樁相比，在水平荷載分量作用下，吸入式組合樁承載力有大幅度的增強(qiáng)，土體變形更加均勻，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　通過(guò)變動(dòng)參數(shù)分析，探討了靜力加載條件下，吸入式組合樁荷載作用位置、荷載作用角度對(duì)吸入式組合樁極限承載力的影響。計(jì)算表明，吸