海洋平台钢桩可打入性研究.pdf

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1、第４３卷第４期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．４２０１４年８月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｕｇ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０４．０２７海洋平台钢桩可打入性研究汤立军，秦立成，于文太，梁学先，罗翃，魏巍，杜春艳（海洋石油工程股份有限公司，天津３００４５２）摘要：针对钢桩大直径、超深入泥且方向变化，施工中会发生溜桩、拒锤等现象，利用ＧＲＥＷＥＡＰ软件进行钢桩可打入性分析，根据波动理论对开口桩进行打桩分析，对沉桩中贯入深度与锤击数进行理论和实际对比，结合工程实例，验证分析

2、的准确性，提出施工建议。关键词：海洋平台；钢桩；可打入性；波动理论中图分类号：Ｕ６７４．３８文献标志码：Ａ文章编号：１６７１-７９５３（２０１４）０４-０１１０-０４桩基础在海洋工程中得到广泛的应用，其中发的用于打桩分析的波动方程分析软件ＧＲＬ固定式钢质平台基本上全是应用钢桩固定，深海ＷＥＡＰ可用于分析桩的打入可能性、预测单桩承浮式平台中锚系结构的固定也大部分采用了钢载力、桩身受到的拉压应力等。在动力打桩和测桩。随着科技的进步与发展，海洋平台也向大型试过程中，一次锤击桩顶的扰动作用认为是在桩集成化、深水方向发展，其结果必然对

3、桩基的要求体中作用入射波。由于桩体不连续和桩周土的相更加苛刻，因此钢桩也向大直径、超深入泥方向变互作用，因此，就产生了与入射波反向传播的反射化。这也将导致在施工过程中会发生溜桩、拒锤波。入射波、反射波以及接下来的反射作用在整等现象的发生。因此，根据钢桩尺寸、地质勘探资个桩体中相互影响。ＧＲＬＷＥＡＰ程序以一维波料及选取的桩锤进行合理准确地预测钢桩的可打动理论为基础，采用数值方法模拟该过程。入性，以使得即将进行的整个打桩工程更加科学、1．1一维波动理论合理，使打桩工程中可能会碰到的主要问题在打考虑没有内部阻尼和土体相互作用的柱

4、形桩之前就得到解决，避免事故的发生，减少工程经杆，见图１。济损失。龚维明等人对钢管桩的可打入性进行了分析研究，分析了开口钢管桩的闭塞效应、沉桩阻力、群桩相互作用问题，提出了打桩顺序等建［１］议。文中结合具体的工程实例，利用波动理论对开口桩进行可打入性分析，并对桩的贯入稳定性进行校核。１理论基础目前对桩的可打入分析除了用经验工程估算图1一端加载的柱形杆外，还必须采用波动方程数值分析法。国内外一杆的质量密度为ρ，横截面积为A，弹性模量些学者采用波动方程数值分析法对动力沉桩中众为E。在杆顶作用一荷载F（t），杆中一微小部分多影响因

5、素进行了系统的分析，进而对桩-锤-土ｄx的运动方程为系统有了更清楚的认识。美国桩基动力学公司开２抄F抄u－ｄx＝（ρAｄx）２（１）抄x抄t收稿日期：２０１３－１２－１０式中：x———ｔｈｅＬａｇｒａｎｇｉａｎ坐标；修回日期：２０１４－０１－１６u———轴向位移；第一作者简介：汤立军（１９７１－），男，学士，工程师研究方向：海洋建筑工程t———时间。E-mail：Ｗｅｉｗｅｉ＠ｍａｉｌ．ｃｏｏｅｃ．ｃｏｍ．ｃｎ力F可由应变ε表示如下。１１０海洋平台钢桩可打入性研究———汤立军，秦立成，于文太，梁学先，罗翃，魏巍，杜春艳抄u停

6、止。其平衡方程为F＝－EAε＝－EA（２）抄xSRP＝F（１０）由方程（１）和方程（２），得考虑到桩身贯入对周围土体的扰动，取土的２２EA抄u＝ρA抄u（３）重塑强度计算土阻力。假定桩内侧的摩阻力为０２２抄x抄t时，计算一定贯入深度下桩阻力SRPｍｉｎ的值；桩内或侧摩阻力为外侧摩阻力的５０％时，计算一定贯入２２抄u１抄u２－２２＝０（４）深度下桩阻力SRPｍａｘ的值，其表达式如下。抄xc抄tSRPｍｉｎ＝fｓAｓｏ＋qｐAｐ＝fｓCｓｏL＋qｐAｐ（１１）式中：c———波的传播速度，桩身受力F同土阻力SRP相等，根据土阻力E

7、c＝（５）的不同，则得到溜桩长度L的范围为ρF－qｐAｐ方程（４）的通解可用下面方程表示为Lｍａｘ＝（１２）fｓCｓｏ↓↑u＝u（x－ct）＋u（x＋ct）（６）F－qｐAｐ该通解由两个行波组成，其传播速度都为c，Lｍｉｎ＝（１３）fｓ（Cｓｏ＋０畅５Cｓｉ）但传播方向相反。波沿特征线（x±ct）传播，而且式中：F———桩身受力；↓↑u和u的值是常数，可由边界条件确定。fｓ、qｐ———单位桩侧摩阻力、单位桩端阻力；对于质点速度v和轴力F，可导出下列方程。Aｓ、Aｐ———桩侧、桩端面积；↓v＝抄u＝抄u（－c）＋Aｓｏ、Aｓｉ

8、———桩内外侧面积；抄t抄（x－ct）Cｓｏ、Cｓｉ———桩内外侧周长；↑抄u↓↑（＋c）＝v＋v（７）L———溜桩长度。抄（x＋ct）↓桩土间相互作用模型可表示为抄u抄uF＝－EA抄x＝－EA抄（x－ct）＋W＝Wｕ＋Wｖ＋Wａ（１４）↑式中：Wｕ，Wｖ及Wａ分别为因桩身位移、速度及加抄