海底防沉板-桩复合基础受力变形特性研究

摘要

随着世界经济的飞速发展，能源消耗量持续快速增长，能源缺口不断加大，各国把目光投向于广袤的海洋之上。海洋资源的开发已经从浅海迈向深海，深海领域的水下生产系统已逐渐成为深海油气资源开发的主要装备。海底防沉板基础是深海油气资源开发中首选的基础型式，它是水下生产系统中井口、管汇节点、脐带缆等的支撑结构，承担水下生产系统各组块的荷载并传递到地基中，是水下生产系统各组块的基础。防沉板在抗水平向荷载与抗倾覆能力上有局限性，导致承载能力低，为克服防沉板运用上的局限性，在防沉板下加入桩形成复合基础用来承担一部分的水平荷载和倾覆弯矩，减小防沉板的尺寸。
　　目前，国外学者针对防沉板进行了大量的研究，并且取得了一定研究成果。但是国内对海底防沉板的研究很少，尤其是防沉板-桩复合基础更是鲜有研究，因此，亟需在这方面进行深入的研究。
　　以海底防沉板-桩复合基础为研究对象，采用FLAC3D软件，对同一海底防沉板-桩复合基础施加不同荷载作用进行研究分析。数值模型建立后，首先，对模型分别施加竖向荷载、水平荷载等单一荷载，施加竖向荷载、水平荷载及弯矩两两组合而成的组合荷载并对其进行了研究分析；其次，对相同模型在不同荷载作用下的海床土体沉降、防沉板弯矩、桩身水平位移、桩身竖向位移和桩身的弯矩进行了对比分析。
　　通过对所得数据分析可得：在不同荷载作用下海床土体发生不同程度的沉降；桩身出现不同程度倾斜，荷载较大时桩身发生屈曲；组合荷载作用下防沉板发生倾斜；复合基础的破坏容易发生在防沉板与桩的连接处。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状与进展

1.3 主要研究内容

2 数值计算模型的建立

2.1 土体模型的建立

2.2防沉板-桩结构体系模型的建立

2.3 小 结

3 竖向荷载作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

3.1 数值模拟工况分析

3.2 数值计算过程

3.3 数值计算结果分析

3.4 小 结

4 水平荷载作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

4.1 数值计算过程

4.2 数值计算结果分析

4.3 小 结

5 组合荷载作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

5.1 竖向荷载与水平荷载同时作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

5.2 竖向荷载与弯矩同时作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

5.3 水平荷载与弯矩同时作用下海底防沉板-桩复合基础受力变形特性数值分析

5.4 小 结

6 结论与展望

6.1 结 论

6.2 展 望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要成果

主要学习经历简介

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