桶形基础

摘要： 海上风电大尺度宽浅式新型桶形基础具有特有的桶顶承载模式,在桶形基础内设置分舱板,整体具有更大承载性能。通过数值方法建立桶体、肋板连接件、分舱板等的实体与结构单元,以及桶-土接触单元,精细化构建桶形基础与地基土的真实三维复杂模型,模拟桶形基础在正常服役状态下,承受水平荷载、波浪力、竖向荷载、弯矩等复合加载模式下的非线性接触计算,分析了吸力桶的变形、承载特性与安全性。通过FLAC3D有限差分法计算复合加载模式下地基在水平荷载、竖向荷载和弯矩作用下的极限承载力,为海上风电场项目的基础结构选型,桶形基础设计、实施,以及安全评价提供参考。

摘要： 桶形基础用于支撑海上风电升压站平台时,平台与电气设备分两阶段安装,中间存在数周到数月的间隔期。为探究桶形基础在二次加载阶段的峰值贯入阻力,发展了基于网格周期更新的有效应力大变形有限元方法,避免基础贯入引起周围土体单元扭曲,再现了黏土中基础“贯入固结二次加载”的全过程。对比已有的离心模型试验,验证了发展的大变形数值方法的可靠性。通过比较初始贯入阻力与固结后的贯入阻力,发现桶基与平台的安装间隔期能够有效增加桶基承载力,固结后的贯入阻力峰值仅需要很小的基础位移即可达到。开展变动参数分析,考察影响峰值贯入阻力比的主要因素,提出考虑基础尺寸、土体渗透性与固结时间的归一化时间参数,并给出峰值贯入阻力比随归一化时间增长的趋势线。

摘要： 传统桶形基础作为一种海上施工工具时,桶形基础的最大贯入深度小于或等于其高度,若要提高桶形基础的贯入深度,则需增大桶形基础的高度,导致造价越高、贯入阻力越大,显然不可取.为此,提出一种作为施工工具的高度可调节桶形基础,在桶形基础外侧设置一个活动架,使得桶形基础与外部活动架构成一个可相互发生位移的整体式的可调节结构;外部活动架能把锚泊基础进一步贯入至更深的海床土体中,大大提高了所施工锚泊基础的抗拔承载力,其与传统桶形基础相比具有更深的施工能力.

摘要： 桶形基础越来越广泛应用于海洋油气平台、海上风机、输电塔、防波堤等构筑物,研究其循环承载特性对以上构筑物服役安全性具有重要意义。通过在软黏土中开展单桶循环上拔以及小间距群桶循环上拔和循环下压超重力离心模型试验,发现循环上拔地基破坏模式为整体破坏,裂隙均呈现圆弧形,循环下压呈现渐进式整体破坏模式,下压过程的挤压作用可明显减小桶周泥面高度,导致其承载力降低。模拟双向受荷工况的循环上拔试验在5次加载后荷载弱化系数开始趋于稳定,远早于单向受荷工况;单向和双向受荷工况循环上拔荷载弱化系数残余稳定值分别为0.31和0.32,循环下压荷载弱化系数最小值为0.35,表明不同加载方式竖向循环荷载作用下,此三者大小均可用软黏土地基灵敏度倒数预估。

摘要： 基于桶形基础在海上贯入海床较为方便的特征,把桶形基础发展至作为海洋锚泊基础的一种施工工具,将大大方便海洋锚泊基础的施工。提供了一种基于双桶桶形基础贯入的海洋锚泊基础,其由中部连接板把两个相同的半圆形板与平板构成的组合结构联合而成,整体呈双向对称结构,利用两个桶形基础锚泊基础贯入海床,在锚链的上拉作用下两个组合结构发生旋转,使沿锚链方向能兜住较大面积的海床土体,具有较大的抗拔承载力。

摘要： 桶形基础在风浪荷载作用下易受到弯矩荷载作用,文章基于ABAQUS有限元数值分析软件针对不同长径比以及不同土体均匀系数给出桶形基础在弯矩荷载作用下极限承载力计算公式.

摘要： 在设计结构和考虑有效的海洋工程基础的冲刷防护工程时,了解和预测海洋结构周围的冲刷发展机理是非常重要的。通过波流水槽研究规则波作用下桶形基础的冲刷特性,试验主要考虑波高与结构尺寸对桶形基础周围局部冲刷的影响,并分析波浪冲刷过程中模型周围的时程地形、波浪作用后的冲刷坑性状、冲刷影响要素以及不同结构间的冲刷差异。结果表明:桶形基础的冲刷过程是震荡加深发展,最大冲刷深度与冲刷宽度随波高增大而增加,随上部结构直径增大而增加,最大冲刷深度位置随波高与结构尺寸变化而变化;不同结构间的冲刷坑形态与冲刷后的地形不同,最大冲刷深度相差可高达4倍;桶形基础结构直径比范围为0.2~0.5时,结构自身具有防冲刷能力。

摘要： 基于黏土循环累积变形的半经验公式,将土体循环累积变形等效为蠕变,形成了近海风机桶形基础累积变形的有限元计算方法;在长期实测响水近海海域风、浪数据的基础上,以已建2MW风机参数进行分析,得到了不同循环作用次数下桶形基础中心沉降量、不均匀沉降量和倾斜率,结果表明风机运行期内桶形基础变形可满足风机运行要求.

摘要： 基于Mohr-Coulomb本构模型，针对吸力式斜壁桶形基础建立了三维有限元数值计算模型，并通过模型试验数据进行了验证。在此基础上，细致地进行了数值计算与分析，探讨了长径比、桶壁斜率等相关影响因素与饱和软黏土中斜壁桶形基础承载力之间的依赖关系。同时以Vesic经验公式为基础，考虑桶体与相接触土体之间的黏结作用，提出了一个针对斜壁单桶基础的竖向承载力公式，公式结果与有限元结果吻合较好。

摘要： 本文针对吸力式桶形基础的水平承载特性,利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,采用基于Mises屈服准则的完全弹塑性本构模型,对软基上吸力式桶形基础的水平承载力进行了三维弹塑性数值分析。通过数值计算,研究了均质土的有效容重γ'、土的不排水抗剪强度Su以及桶体埋深对桶形基础水平承载力的影响；进一步,分析了桶形基础在水平荷载作用下桶体内外土压力分布规律.计算结果表明:在水平荷载作用下,桶体内部形成了明显的球形旋转破坏面,且旋转中心大约位移桶体埋深的2/3处,并且对应于此处的桶体外侧土压力最大；土的有效容重γ'、土的不排水抗剪强度Su对桶形基础水平极限承载力影响较小,而基础埋深对水平极限承载力影响较大.

摘要： 通过有限元、两种基于极限平衡法的计算结果与试验结果对比,分析和比较各种方法对桶形基础承载力计算的准确程度。结果表明,采用的几种方法均能较好地计算出桶形基础的静极限承载力。有限元方法可以给出更丰富的信息,但是需要的参数多且要求土性参数数据的准确性;极限平衡法则需要的土性参数少,但是只能给出承载力,不能给出应力分布、变形等信息。

摘要： 吸力式桶形基础是一种适宜于软黏土地基上的新型海洋平台基础结构,但目前对吸力式桶形基础的水平承载力尚缺乏合理的计算模式和分析方法。针对吸力式桶形基础的水平极限承载力,提出了一种简便而实用的上限极限分析方法。利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,采用基于Mises屈服准则的完全弹塑性本构模型,对软基上吸力式桶形基础的水平承载力进行了三维弹塑性数值分析,由此所得到的破坏模式及桶形基础水平极限承载力与所提出的极限分析上限解法基本一致。进而,据此进行了一系列变动参数比较计算,以此对大量的计算结果进行了系统的分析,所得到的数值计算结果与分析结论为工程设计提供参考依据。

摘要： 作为一种新型基础形式,桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其他荷载分量的瞬时或循环作用.目前对在变值复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法.本文应用Andersen等对重力式基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了变值复合加载模式下承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载力及其破坏包络面进行了对比.由此表明,与复合加载情况相比,变值复合加载作用下桶形基础的承载力显著降低.

摘要： 在竖向和水平力共同作用的复合加载条件下地基承载性能及其破坏模式是吸力式桶形基础设计与施工中的关键技术问题.为此,以大型通用有限元分析软件系统ABAQUS为基础建立了桶形基础三维有限元计算模型,运用位移控制法确定了均质软黏土地基极限承载力系数与位移之间的归一化关系;采用Swipe试验加载方法,确定了桶形基础在竖向力与水平力平面上的地基破坏包络图,从极限分析上限方法的角度探讨了由数值计算所揭示的桶形基础破坏机制.

摘要： 土体在剪切变形过程中产生主应力方向的旋转时,主应变增量方向与主应力方向之间存在着非共轴现象,然而传统的弹塑性本构模型未能考虑该现象的影响.通过在屈服面的切线方向增加一项非共轴塑性应变增量,即可实现对非共轴现象的反映.采用显式积分算法和自动分步方法,将非共轴本构模型运用到桶形基础地基承载力问题的有限元计算中,并讨论了流动法则、内摩擦角、膨胀角等因素与非共轴模型的联系.计算结果表明:采用有限元程序默认容许误差时,该本构模型可达到理想的收敛精度,并且,该模型对关联、非关联流动法则均适用.采用共轴模型进行数值计算时,不同流动法则对计算结果的影响可以忽略;采用非共轴模型时,不同流动法则的计算结果之间存在差异.非共轴现象对地基承载力-位移曲线具有软化作用,并且,该软化作用在采用非关联流动法则时变得更加明显.

摘要： 桶形基础因其结构简单、建造成本低廉以及安装施工便利,在海洋工程领域(特别是在简易平台以及边际油田开发上的应用)越来越多的受到人们的关注.本文利用面向对象编程技术,编制了筒基贯入和屈曲分析程序来实现对桶形基础的贯入分析和屈曲分析.

摘要： 为了获得桶形基础实验的模型律,进行了量纲分析,获得了桶形基础实验的3个主要相似参数,由此分析了渗流相似模拟的简化方法。同时通过多尺度渐进展开方法,分析了桶基周围的极限影响区范围和到达稳态的特征时间尺度,为实验和数值分析提供了依据。

摘要： 本发明针对海上风机吸力桶基础在粉土海床中负压安装时遇到的过高土塞严重影响其安装质量这一技术难题，提出了一种应用于粉土海床中辅助吸力式桶形基础安装的反滤层装置及吸力式桶形基础安装方法，它在负压安装时设置由土工织物和颗粒状材料所组成的反滤层装置，使用本发明技术，在不明显增加海上总的作业时间前提下，可以有效抑制吸力桶负压安装时内部土体的失稳破坏。本发明在一定程度上填补了吸力桶基础在粉土中安装技术的研究空白，并对推动吸力桶基础在粉土中的使用具有重大的工程实用价值。

摘要： 本发明提供了一种桶形基础锚固的自安装式漂浮式风机基础及其自安装方法，包括浮式平台和桶形基础，海上风电机组固定于浮式平台，桶形基础的下部嵌入海床，浮式平台通过若干张紧的锚泊缆与下方桶形基础连接，所述浮式平台被设置为海平面处在其顶面和底面之间，浮式平台设置可调压载舱；浮式平台上布置有锚机和锚链舱，可以调节锚泊缆的长度，实现锚泊系统的自安装。本发明可采用自安装施工方法，风电机组、浮式平台和锚泊系统可一步式安装，无需调遣大型吊装船机，且施工效率高，大大降低了海上施工作业的成本和风险；在拖航安装和服役工况下，整体结构的重心均能够低于浮心，具有较好的稳性，抵抗海洋环境风浪流荷载的能力强。

摘要： 本发明针对海上风机吸力桶基础在粉土海床中负压安装时遇到的过高土塞严重影响其安装质量这一技术难题，提出了一种应用于粉土海床中辅助吸力式桶形基础安装的反滤层装置及吸力式桶形基础安装方法，它在负压安装时设置由土工织物和颗粒状材料所组成的反滤层装置，使用本发明技术，在不明显增加海上总的作业时间前提下，可以有效抑制吸力桶负压安装时内部土体的失稳破坏。本发明在一定程度上填补了吸力桶基础在粉土中安装技术的研究空白，并对推动吸力桶基础在粉土中的使用具有重大的工程实用价值。

摘要： 本发明公开了一种桶形基础和三桶联合辅助组件及施工方法，桶形基础和三桶联合辅助组件，包括桶形基础，桶形基础主体为倒置的桶体，桶体内壁设有沿直径方向两端的、贯穿桶体顶板的定位套管，桶体上端面设有与抽水系统相连接的进出水阀；三桶联合辅助组件包括定位架及利用其竖直打入海床中的七根定位钢桩；桶形基础有三个，三个桶形基础分别活动套装于外围三组定位钢桩上，桶体沉入海中接触海床并贯入至设计深度。本发明把多桶联合基础沉贯过程中的垂直度问题转化为定位钢桩的垂直度问题，只要定位钢桩的垂直度满足要求，则各桶形基础的垂直度自动满足要求，无需后续调平与校正，使得多桶联合基础施工过程大大简化，施工难度大大降低，缩短了海上作业时间，降低了施工成本。

摘要： 本实用新型公开了一种耐腐蚀桶形基础的直桶，包括钢桶，所述钢桶为上端封闭下端开口的桶形结构；所述钢桶的上端为预留焊接段，所述钢桶的下端为加强段；在钢桶的内表面依次有热浸镀锌内涂层、改性环氧复合耐磨内涂层，在钢桶的外表面依次有热浸镀锌外涂层、改性环氧复合耐磨外涂层，在钢桶底端加强段内外表面分别涂有一层环氧玻璃鳞片内涂层和加强环氧玻璃鳞片外涂层。本实用新型的耐腐蚀桶形基础的直桶具有极佳的耐磨性、附着力、耐海水渗透，且涂层致密，施工简便，并具有耐海水腐蚀的耐磨防腐涂层保护和电化学联合保护。

摘要： 本实用新型公开了一种主次桶桶形基础，包括主桶、次桶和侧翼；所述主桶位于基础中央，由主桶壁和桶顶组成；所述次桶位于主桶的外周，由次桶壁与桶顶组成，所述次桶壁有两圈，内圈次桶壁与主桶壁之间形成内次桶，内圈次桶壁与外圈次桶壁之间形成外次桶；主桶和次桶公用一个桶顶，次桶高度小于主桶的高度，主桶和次桶顶部均设有可开闭的注水孔；最外侧次桶壁外周设有4个间隔90°的侧翼，侧翼呈三角形。本实用新型次桶的设置提高了桶基抵抗水平荷载和竖向荷载的能力，其抗拔承载力也得到了有效提高，有利于保证桶基的整体稳定性；设置的侧翼也使沉贯的进行更加顺利。

摘要： 本实用新型公开了一种主附桶复合桶形基础，包括主桶，主桶顶部均开有可开闭进水孔；所述主桶外周设置有多个附桶，与主桶高度相同，所述附桶与主桶通过肋桶连接，附桶顶部均开有可开闭进水孔；所述主桶与附桶的底部形成尖端；所述肋桶的上部开有泄水孔；所述附桶之间的连接有加强杆。本实用新型结构形式简单，整体性强，以主桶为中心，主桶和附桶能够很好的协调工作，桶形基础的整体稳定性得到显著提升。主桶和附桶的末端都做成易于沉贯的尖端，有利于初步贯入及沉贯的顺利进行。肋桶的设置，对于协调主桶和附桶共同工作具有重要作用。该桶形基础相比传统桶形基础具有更高的水平和竖向承载力，能够较好的适应于较为复杂的海洋环境。

摘要： 本实用新型公开了一种三角刀形桶形基础，包括桶基，设置在桶基顶部的可开闭的注水孔；桶基的末端形成尖刺状；桶基沿外圆周对称设置有多个三角刀形加强翼，三角刀形加强翼为直角三角，其顶端的直角边与传统桶基的顶端平齐，直角三角形的斜边与传统桶基底端加工成的尖端斜线重合；桶基与三角刀形加强翼末端套有桶形套环。本实用新型结构形式简单，相对于传统桶形基础，三角刀形加强翼的设置使桶基抵抗水平荷载和竖向荷载的能力得到了提高，有利于桶基的稳定；三角刀形加强翼使基础的初始贯入更加容易，有利于形成初始的密封状态，桶形套环既可以起到辅助控制桶基沉贯垂直度的作用，又可以降低桶基受到海浪等的冲蚀影响，有利于保证桶基的稳定性。

摘要： 本实用新型为一种表面凸形带肋桶形基础，其中包括钢桶主体，凸形肋部，排水孔，基座。其特征是：在钢桶主体四周均布预制肋部，肋部的形状为长方形，桶形基础基座位于钢桶主体中心位置，两个排水孔沿中心对称分布。实用新型因表面具有凸起带肋结构，使桶体截面周长增加，增大了与沙土层的接触面积，进而增大了桶型基础竖向承载力，同时可以减小水平荷载作用下的位移和转动，进一步提高桶形基础的稳定性。

摘要： 本实用新型公开了一种基于桶形基础的高度可调式锚泊基础结构，包括圆桶基础与下部圆环，圆桶基础呈筒状，其外壁靠近下部设置一个具有系泊孔的凸耳，其外侧下部还设置多个间隔分布的套筒；下部圆环的外侧设置有多个分别与各套筒相匹配的导向杆，各导向杆分别穿过相对应的套筒，各导向杆上、下端与C形的连接环下端、圆桶基础外壁相固定，连接环可供桶形基础自由穿过，所述的凸耳位置与连接环缺口位置相对应。本实用新型下部圆环与圆桶基础沉贯至设计深度后，通过对锚链施加拉力使圆桶基础发生旋转与移动，下部圆环与圆桶基础发生分离、对上部圆桶基础的旋转与移动具有牵制与约束作用，有效减小了圆桶基础的埋深损失，提高了圆桶基础的抗拔承载力。