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)學位碩士學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：李晶工程領域：水利工程學號：31506091指導教師：于龍副教授完成日期：2017年5月大連理工大學DalianUniversityofT

2、echnology大連理工大學專業(yè)學位碩士學位論文I摘要自升式海洋平臺樁靴基礎的插樁和拔樁過程，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，導致平臺就位精度不夠，嚴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）分析正常固結土中樁坑附近二次插樁過程，主要內容和結論如下：（1）探討了樁靴受到的水平反力作用機制。樁坑土體缺失導致踩腳印插樁過程中土體向樁坑內流動，這種土體流動

3、的非對稱性產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接觸樁坑斜坡，土與基礎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值彎矩。樁靴踩腳印過程中，剛接觸海床時單側樁靴接觸海床，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值彎矩逐漸起主導作用。截面位置越高，水平反力的影響就越大。（3）采用罰函數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，為工程設計提供了依據。（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。但桶形樁靴水平反力和彎矩出現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