軟土中吸力錨承載力分析.pdf

1、隨著油氣開采水深的逐步增加，海洋平臺(tái)的形式在發(fā)生變化，與之相適應(yīng)的基礎(chǔ)形式也在發(fā)生變化。由于吸力錨具有不需要預(yù)拉，費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、方便施工、可重復(fù)利用等特點(diǎn)，在深海工程得到廣泛應(yīng)用。吸力錨是一種大直徑圓柱薄殼結(jié)構(gòu)，頂端封閉，它的外形為倒扣入海底的薄壁混凝土或鋼桶，依靠自重與吸力的作用貫入海床。 由風(fēng)、波和流引起的荷載加載時(shí)間相對(duì)于排水時(shí)間較短，吸力錨的工作狀態(tài)為不排水狀態(tài)。根據(jù)錨鏈形式的不同吸力錨的所受荷載可分為水平荷載、豎向荷載和傾

2、斜荷載。自1970年以來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者運(yùn)用模型實(shí)驗(yàn)、極限分析和有限元等方法對(duì)吸力錨的承載力進(jìn)行了分析。 本文首先對(duì)吸力貫入過(guò)程中所需吸力進(jìn)行有限元分析，得到不同貫入深度所需的吸力大??；考察吸力錨在吸力貫入的破壞模式，與工程簡(jiǎn)化計(jì)算公式求得的結(jié)果進(jìn)行了比較，并考慮了側(cè)壁土體強(qiáng)度折減對(duì)破壞模式的影響。建立吸力錨抗拔承載力分析的有限元模型，利用三維有限元分析長(zhǎng)徑比分別為1.5、3、4.5和6的吸力錨在不排水的粘性土中的承載力，并繪制

3、承載力包絡(luò)圖。有限元分析中考慮了土質(zhì)變化、側(cè)壁強(qiáng)度折減、主動(dòng)土壓力區(qū)是否開裂對(duì)承載力的影響，通過(guò)計(jì)算得到不同荷載作用下，吸力錨的最佳受載點(diǎn)。利用Aubeny提出的簡(jiǎn)化上限法計(jì)算吸力錨的抗拔承載力，考慮側(cè)壁強(qiáng)度折減，主動(dòng)土壓力區(qū)是否開裂以及加載點(diǎn)位置對(duì)承載力的影響，并將簡(jiǎn)化計(jì)算方法得到的結(jié)果與有限元結(jié)果進(jìn)行了比較。 得到的主要結(jié)論有：(1)在吸力貫入階段，土體的破壞模式取決于貫入所需吸力與最大允許吸力的大小，而它們的大小又與側(cè)壁土

4、體強(qiáng)度和吸力錨的埋深有關(guān)；(2)對(duì)于不排水強(qiáng)度隨深度線性變化的情況，吸力錨的最佳受載點(diǎn)深度均在距吸力錨頂面約0.7L的位置，與吸力錨的長(zhǎng)徑比和所加荷載的角度無(wú)關(guān)；(3)承載力包絡(luò)圖為近似的雙曲線，隨著長(zhǎng)徑比的增加相互作用荷載角度逐漸減?。?4)側(cè)壁強(qiáng)度折減對(duì)承載力包絡(luò)圖的形狀沒(méi)有影響，只是影響包絡(luò)圖的大小；(5)是否允許主動(dòng)土壓力區(qū)與吸力錨開裂對(duì)豎向承載力沒(méi)有影響，而對(duì)水平承載力影響較大，尤其是在超固結(jié)土中；(6)簡(jiǎn)化上限分析法與有限元