軟土地基上吸入式組合樁的承載力特性.pdf

1、目前我國的海洋平臺主要集中在淺海區(qū)域，基本采用重力式平臺、張力腿式平臺等傳統(tǒng)平臺結構，主要承受水平向的風力荷載、波浪荷載和豎直向下的荷載。隨著石油、天然氣等海洋資源的日益開采，海洋工程不斷的向深海推進，與淺海相比，深海存在大量飽和軟粘土地基，對于平臺結構而言主要承受的荷載類型不再是豎直向下的荷載，而是上拔荷載和水平荷載。由于持力層軟弱，施工困難等因素以受壓為主的傳統(tǒng)海洋平臺結構和地基基礎形式已經不再適用，半潛式結構、大型浮式結構逐漸被推

2、廣應用，大型結構的錨固問題給海洋工程帶來新的挑戰(zhàn)。近幾年一種新型的海洋平臺基礎形式吸入式樁正在被國內外學者研究，它適用于軟粘土地基并有制作運輸安裝方便、工程造價低、可重復使用等優(yōu)點，尤其具有較好的抗拉承載力和穩(wěn)定性，這些特點使得吸入式樁成為深海平臺優(yōu)選的基礎形式。吸入式樁有兩種形式，一種是吸入式單樁，另一種是在吸入式單樁基礎上，由三樁組合而成的吸入式組合樁。目前的研究主要集中在吸入式單樁，隨著開采活動進一步向深海推進，對于單樁承載力的要

3、求不斷提高，設計尺寸不斷加大，這給吸入式單樁的制造、運輸和安裝帶來很多困難，為了最大程度的提高承載力降低成本，需要對吸入式組合樁的承載力特性進行進一步深入研究。本文通過大型有限元計算軟件ABAQUS對吸入式單樁和吸入式組合樁在靜力荷載下的承載力特性進行對比分析，探討吸入式組合樁的承載力優(yōu)勢。論文的主要研究內容包括:
　　基于大型有限元分析軟件ABAQUS，建立了靜力荷載條件下飽和軟粘土上吸入式組合樁的有限元計算模型。根據有限元分析

4、，當緩慢施加豎直上拔荷載分量時，吸入式組合樁發(fā)生局部剪切破壞，樁與土體發(fā)生分離，樁體被單獨拔出，土塞留在樁外;當快速施加豎直上拔荷載分量時，吸入式組合樁發(fā)生整體剪切破壞，樁體內部產生負壓，樁內土塞與樁底土體隨著樁體一起向上拔出。與吸入式單樁相比，吸入式組合樁在豎直上拔荷載作用下的承載力沒有明顯的提升。
　　當對吸入式組合樁施加水平荷載分量并考慮主動側土體裂縫時，組合樁由于多樁效應樁前土體擠壓隆起形成被動側破壞楔體，樁后界面與主動側

5、土體并沒有形成裂縫，同樣形成了楔形土體變形區(qū)域;當不考慮主動側土體裂縫時，吸入式組合樁發(fā)生雙面破壞機制，在樁前形成被動側破壞楔體，樁后主動側土體同樣形成破壞楔體，三樁中心區(qū)域形成圓弧形的旋轉破壞面。與吸入式單樁相比，在水平荷載分量作用下，吸入式組合樁承載力有大幅度的增強，土體變形更加均勻，具有明顯的優(yōu)勢。
　　通過變動參數分析，探討了靜力加載條件下，吸入式組合樁荷載作用位置、荷載作用角度對吸入式組合樁極限承載力的影響。計算表明，吸