砂土上复合重力式基础承载力包络面及系泊点研究

摘要

重力式锚固基础具有较好的稳定性和环境适应性,是砂土海床上锚固海上浮式平台时较为可靠的方案.根据现有研究可知,添加裙板可提升重力式基础的各向承载力,对重力式基础打孔可减少基础所受水动力.为提升重力式锚固基础的承载能力和使用性能,本文提出了一种带有裙板和底部打孔的复合重力式基础,可显著减少传统重力式锚固基础的成本、减少基础底部水动力、便于基础贯入土体内部.本文基于有限元极限分析方法,首先研究裙板和打孔对基础竖向承载力的耦合作用,发现裙板可提升基础承载力,打孔率较高时基础承载力降低,在临界打孔率内时基础承载力不变,随后求得临界打孔率内复合重力式基础的三维承载力包络面.考虑复合重力式基础实际运用问题时,基础的实际承载能力与锚固点位置相关,使用基础的三维承载力包络面可求得最佳锚固点位置.基于实际的波浪流参数,求得基础承受的波浪力等外荷载,建立复合重力式基础的受力模型,将复合重力式基础的受力转化为三维承载力包络面中的荷载路径,求解荷载路径与承载力包络面的交点方程式得到基础提供的系泊力,对比不同系泊点位置和系泊角度得到的系泊力,发现在重力式锚固基础底部水平系泊可以为系泊缆提供最大系泊力.