海上结构物基础水平承载力研究

摘要

目前，海洋平台和海上风力发电设备大多数采用桩基础和吸力锚作为其基础形式，尤其是风电设备中的桩基础大多是直径超过3米的大直径钢管桩。海上环境比较恶劣，受到的荷载也比较复杂，为了保证上部平台结构能正常工作，桩基础必须能承受一定的水平荷载和竖向荷载。因此在施工之前对桩基础的承载力进行分析是设计的必要环节。海洋平台中传统的桩基础水平承载力通常采用美国API规范中的p-y曲线法进行计算，但是p-y曲线法是根据墨西哥海域直径为0.6m的桩基础的现场试桩资料分析得来的。因此p-y曲线法能否适用于直径超过3m的大直径桩的水平承载力的计算有待于研究。为了解决这一问题，本文采用有限元法和p-y曲线法对大直径桩的水平承载力进行分析。
　　 首先，简述了横向荷载下桩基础的破坏形式以及桩的挠曲线微分方程。概括总结了桩基础水平承载力的理论研究方法，并对各种方法的适用范围和优缺点进行说明。
　　 其次，介绍了Plaxis3D Foundation有限元软件的基本功能和计算过程中土体采用的模型。利用有限元软件分析了不同直径的桩基础在水平荷载下的受力性状和桩身的变形情况。
　　 最后，将有限元计算结果与p-y曲线法的计算结果进行对比，通过不同类型的桩在水平荷载作用下两种计算结果的差别，分析了造成两种计算结果差别的主要原因。