海洋环境下独立桩的水平承载性能研究

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1、中国石油大学（华东）硕士学位论文海洋环境下独立桩的水平承载性能研究姓名：唐娜申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：俞然刚;刘锦昆20080601摘要作为一种已经得到了广泛应用的简易平台型式，独桩平台具有良好的应用前景，但随着水深的增加，采油平台独立桩在风、浪、流、冰作用下，也存在着上部结构晃动严重的问题。为了保证油田的安全生产，避免事故发生，需要对独桩平台在各种环境荷载作用下的响应形式、受力和变形做进一步研究。首先通过对桩土相互作用理论的研究，分析了独立桩的水平承载性能及原理，通过对现有理论的比较，考虑到水平荷载作用下桩土间的非线性响应，作为有波浪反复荷载作用的桩基结构的计算法，确定

2、了适合海洋环境的桩土计算理论1．Y曲线法。根据竺艳蓉教授提出的波浪理论的适用范围标准，同时考虑海工结构物的受力特性，通过对理论计算和水槽实验资料的对比分析，认为按斯托克斯二阶波理论计算出的波力一般较大，本文采用斯托克斯五阶波理论。采用ANSYS软件将p-y曲线法应用到CAE分析中，利用COMBIN39弹簧单元对桩土间的相互作用实现了等效集中的非线性数值模拟，建立了立管桩的整体三维有限元模型。通过对立管桩在三种工况下的静力分析和瞬态动力学分析，总结了影响独立桩水平位移的主要因素，重点比较了桩身截面形状、变直径位置、土体性质等对独立桩的水平受力性能的影响，提出了控制顶部水平位移和桩身最大应力

3、的研究方法。研究表明，桩身变径有效减小了荷载作用，对桩体刚度影响不大，经过对比分析，验证了变径措施对控制桩顶水平位移的有效性。综合分析桩身变径、增加套筒、桩身加肋及灌注混凝土等桩身位移控制措施的技术经济效果，提出了桩身变径和增加套筒的优化设计方案。论文分析结果对海洋环境下独立桩的设计计算提供了理论依据，提出的桩身位移控制措施在工程应用中有良好的技术经济效果。关键词：独桩平台，P．Y曲线法，有限元，桩身变径，控制措施Finiteelementanalysisofvariable-diametersinglepileunderoceanenvironmentTangNa(Geotechnic

4、alEngineering)DirectedbyProfessorYURanggangandSELIUJinkunAbstractAsakindofsimpleplatformwidelyapplied，singlepilehasgoodapplicationprospect．Butwithwaterdepthincreasing，therealsohastheproblemofsloshingseriouslyinupperstructureunderwine，waves，driftandiceeffect．Inordertoensurethesecurityofoilfieldpro

5、duction，avoidmoreandlargeraccident,thereneedsmakingfurthermsearchabouttheresponseform，stressanddeformationofthesinglepileundervariousenvironmentloading．Firstly,bysummarizingtheResultsofliteratureresearchofpile-soilinteraction，lateralloadcapacityofsingle-pileisobtained．Comparingthecurrenttheory，it

6、determinesthepile-soilinteractiontheorysuitableforoceanenvironment—-p-Ycurvemethod．Consideringthenonlinearresponsebetweenpileandsoilunderhorizontalload，forfoundationpilebearingwaveload，itistheuniquemethodnow．AccordingtoapplicationscopestandardproposedbyZHUYan-rong，accountingsimultaneously,mechani

7、calcharacteristicofoceanstructure，throughcomparingtheoreticalcalculationwimexperimentalstudyonflume，thispaperholdthatthewaveforcecalculatedbysecondordergravitywavetheoryislarger，SOfifthordergravitywavetheoryisusedinthi