冲刷对承受双向荷载下单桩水平承载性能影响的研究

摘要

随着这几年海洋工程的快速发展，开发海洋资源对发展我国经济至关重要，为了更好的开发利用海洋资源，越来越多的海洋石油钻井平台开始投入使用。海洋平台在采集石油和天然气或作业的过程中，桩基不仅受到上部荷载的作用同时也要受到风、浪、流等环境荷载的作用，桩腿很可能由于受力过大而发生各种形式的破坏，加之在服役过程中桩基遭受水流的冲刷后，会造成桩基周围形成深浅不一的冲刷坑，从而造成桩基边界条件的变化，引起桩体应力和位移的重新分布,这将对海洋平台的安全造成极大的隐患。因此对桩基在承受双向载荷的同时，在不同的冲刷深度下的水平承载性能变化进行较深入的研究是很必要的。本文通过探讨桩基在不同冲刷深度下和承受双向荷载下的水平承载性能变化规律，为提高海洋平台的安全性提供有益的参考性建议。
　　本文主要工作及成果如下：
　　（1）桩基水平承载力理论计算方法研究。通过查阅相关文献和书籍，确定桩基在横、竖向荷载下的水平承载力理论计算方法。
　　（2）不同冲刷深度下对承受双向荷载下的桩基水平承载性能影响的室内模型试验研究。采用模型试验模拟出桩基的双向受力状态和不同的冲刷深度下的模型试验。通过监测桩身位移和桩身应变的变化，通过计算分析，掌握桩基在双向荷载下和不同冲刷深度下的桩基础的水平承载性能的变化规律。通过分析知，随着冲刷深度的加深，桩基的水平承载性能不断降低；随着竖向荷载的加大，存在一个临界竖向荷载，当竖向力小于临界荷载值时，桩基的水平承载性能随着竖向荷载的增大而增强，当竖向力大于临界荷载值时，桩基的水平承载性能随着竖向荷载的增大而减弱。
　　（3）采用有限差分软件FLAC3D对模型试验的计算结果进行验证与完善，然后分析冲刷深度和竖向荷载对桩基水平承载性能的敏感程度。经计算分析知数值模拟的结果与模型试验结果变化趋势基本一致，通过数值模拟的进一步计算分析能够得到比试验结果更加精确的竖向临界荷载。也能观测到模型试验中没有分析到的更大竖向力和更深的冲刷坑下的桩基水平承载性能的变化情况。说明只有结合模型试验与数值计算，才能得到更加精确的对工程有益的结论。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 研究内容

1.5 技术路线

1.6 本章小结

第2章 工程概况

2.1 自安装试采海洋平台简介

2.2平台桩基承载性能影响因素

2.3 模型相似理论

2.4 本章小结

第3章 在双向荷载下单桩水平承载力理论计算

3.1 桩土相互作用

3.2 温克尔地基梁模型

3.3 弹性地基反力法

3.3 本章小结

第4章 冲刷和双向荷载作用下单桩水平承载力的模型试验

4.1 单桩室内模型试验

4.2 模型试验方案

4.3 单桩模型试验结果分析

4.4 本章小结

第5章 冲刷对双向荷载作用下单桩的水平承载性能的数值模拟

5.1 数值模型理论

5.2 数值模型的建立

5.3 数值模型的验证

5.4 试验结果的对比验证

5.5 影响因素敏感分析

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1总结

6.2 工程建议

6.3 展望

致谢

参考文献