自升式平臺不同形狀樁靴踩腳印穩(wěn)定性研究.pdf

1、專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文自升式平臺不同形狀升式平臺不同形狀樁靴踩腳印穩(wěn)定性研究樁靴踩腳印穩(wěn)定性研究Thestudyonthestabilityofvarioustypesoffoundationsperatingnearfootprintsduringjackups’reinstallation作者姓名：李晶工程領(lǐng)域：水利工程學(xué)號：31506091指導(dǎo)教師：于龍副教授完成日期：2017年5月大連理工大學(xué)DalianUniversityofT

2、echnology大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文I摘要自升式海洋平臺樁靴基礎(chǔ)的插樁和拔樁過程，使海床上形成直徑可達十幾米的樁坑。平臺在舊樁坑附近二次插樁，樁靴可能滑移進舊樁坑，導(dǎo)致平臺就位精度不夠，嚴(yán)重時引起樁腿彎曲變形甚至平臺傾覆。本文采用大變形有限元算法（耦合歐拉拉格朗日）分析正常固結(jié)土中樁坑附近二次插樁過程，主要內(nèi)容和結(jié)論如下：（1）探討了樁靴受到的水平反力作用機制。樁坑土體缺失導(dǎo)致踩腳印插樁過程中土體向樁坑內(nèi)流動，這種土體流動

3、的非對稱性產(chǎn)生了作用于樁靴的水平反力。對于紡錘形樁靴，在特定二次插樁偏心距下，紡錘底部倒圓錐形單側(cè)接觸樁坑斜坡，土與基礎(chǔ)法向接觸力的水平向分量大大提高了樁靴受到的水平力。（2）探討了樁靴或樁腿某一截面受到的彎矩的作用機制。樁靴或樁腿某一截面受到的彎矩由兩部分組成，一是豎向反力偏心引起的正值彎矩；二是水平反力乘以距該截面距離引起的負(fù)值彎矩。樁靴踩腳印過程中，剛接觸海床時單側(cè)樁靴接觸海床，豎向反力偏心最大，正值彎矩迅速發(fā)展至最大值；隨著插樁

4、深度增加，樁靴完全入土，豎向反力偏心大大減小，正值彎矩迅速衰減，此時水平反力引起的負(fù)值彎矩逐漸起主導(dǎo)作用。截面位置越高，水平反力的影響就越大。（3）采用罰函數(shù)方式賦予樁土接觸面摩擦屬性，探討摩擦對樁土相互作用的影響。結(jié)果表明樁靴水平反力H受摩擦的影響較大，豎向力和彎矩受摩擦條件影響較小。（4）分析了二次插樁偏心距和樁坑深度對樁靴水平反力和彎矩的影響，確定了危險作業(yè)范圍。隨著偏心距增大，水平反力和彎矩峰值均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。偏心距為

5、0.5~0.75D時水平反力峰值達到最大值；偏心距為0.25~1.25D時彎矩峰值均較大。樁坑越深，最大水平反力和最大彎矩都有所增加。各種工況峰值水平力和峰值彎矩以圖表形式給出，為工程設(shè)計提供了依據(jù)。（5）對比分析了平底、紡錘形和桶形樁靴二次插樁過程中的反力響應(yīng)和土體流動破壞機制。相對于常用的紡錘形樁靴，桶形樁靴受到的水平反力較大，彎矩大致相當(dāng)。但桶形樁靴水平反力和彎矩出現(xiàn)峰值均在桶壁插入海床階段，此時豎向反力較小。因此桶形樁靴在踩腳印