冲刷作用下海洋平台桩基的水平承载力分析及试验研究

摘要

桩基工程中的水流冲刷作用是指在地表水或地下渗流水的冲刷作用下，基础中土颗粒逐渐被带走，土体被掏空的过程，是水流、易受侵蚀河床和桩基、墩台之间的相互作用。海洋平台在采油或作业过程中，桩腿插入泥中，同时受到上部载荷、风、浪、流等环境荷载作用，桩腿很可能因为受力过大而发生各种形式的破坏，造成桩基边界条件的变化，从而引起桩体应力和位移的重新分布，对海洋平台的安全造成影响。同时土层覆盖厚度的降低以及其应力历史的变化对于桩基础承载性状也有着直接的影响，随着桩基承载力的下降将对桩腿及上部结构的安全性能产生潜在的威胁。由于对于冲刷前后桩基基础的荷载传递机理和承载性状变化的不了解，往往导致实际工程设计过程计算的不合理，造成工程上的不安全或不经济。因此有必要对冲刷前后桩基基础的荷载传递机理和承载性状的变化进行较深入系统的研究，以便采取相应的工程措施提高海洋平台的安全性。
　　在实际工程中桩基础的水平静载试验是确定桩基础水平承载力最可靠的方法，本文通过不同冲刷深度下的桩基室内模型试验，获得在不同水平荷载下桩头水平位移以及沿桩身的应变，掌握冲刷作用对桩基水平承载性能的影响。在此基础上，采用FLAC3D软件模拟单桩在水平荷载作用下的承载性能，并将单桩水平静载试验结果与数值模拟结果以及现有规范计算出来的结果进行对比分析，依据模型试验结果修正数值模型相应参数，获得能考虑冲刷作用影响的单桩水平承载力计算模型。同时，根据试验结果探讨冲刷作用对土体抗力的影响，提出相应的P-Y曲线用于桩基水平承载力计算。最后采用已获得的数值模型对冲刷角、桩顶固定方式、和不同冲刷深度下单桩的水平承载力性状进行分析，得出一些对实际工程有益的结论。

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第1章 引言

1.1研究背景

1.2国内外研究现状综述

1.3本文主要工作

第2章 单桩水平承载特性理论研究

2.1单桩水平承载特性

2.2桩土之间相互作用

2.3水平承载桩的计算理论

第3章 冲刷作用下水平受荷桩基静载试验研究

3.1试验目的

3.2模型相似理论

3.3模型试验方案设计

3.4冲刷作用下水平受荷桩基静载试验结果分析

3.5 本章小结

第4章 冲刷作用下桩基础水平承载特性数值分析

4.1数值模型理论

4.2数值模型的建立

4.3未冲刷时单桩水平承载力对比分析

4.4冲刷后单桩水平承载力对比分析

4.5考虑冲刷影响的桩侧极限土抗力计算公式的修正

4.6 冲刷形态对桩基水平承载性能影响

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献