自升式平台桩靴与土壤相互作用计算方法研究.pdf

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1、第30卷第3期中国海洋平台V01．30No。32015年06月CHINAOFFSHOREPLATFORMJun．，2015文章编号：1001-4500(2015J03-0061—07自升式平台桩靴与土壤相互作用计算方法研究王琳，曲健冰，李红涛(中国船级社海洋工程技术中心，天津300457)摘要：自升式平台桩靴与土壤的相互作用对整体性能的研究具有重要影响，合理的设定土壤刚度对准确评估自升式平台的性能具有重要意义，同时针对具体的井住进行分析，可以在一定程度上提高平台的作业能力。该文在吸收国内外相关规范的基础上，利用SNAME规范中提出的算法，对某自升式平台进行计算验证，进一步梳理了计算流程，对

2、土壤刚度在工程实践中的具体应用具有一定的借鉴和指导意义。由于自升式平台的作业特点以及SNAME规范本身的适用范围，该推荐做法仅适用于对平台针对具体井位的作业能力分析。关键词：土壤刚度；自升式平台；整体性能中图分类号：P75文献标识码：AStudyonFunctionofSpudCanFootingsinSandandClayforJack—upWANGLin，QUJian—bing，LIHong—tao(OffshoreEngineeringTechnologyCenterofCCS，Tianjin300457，China)Abstract：Functionofspudcanfooting

3、sinsandandclayisimportantforjack—upgeneralperformance，SOitiSsignificanttOestimatetherotational，verticalandhorizontalstiffnessforspudcaninsoilandthiscanimprovethecapabilityofthejack—upunitsinspecificsite．Basedonrelativestudiesandrules，theSNAMEmethodissuggestedandasanexample，weana—lyzedajack—upwitht

4、hreespudcans．Anditshouldbenotedthatthisguidelineisapplicableonlyforjack—upsinspecificsite．Keywords：soilstiffness；jack—up；generalperformance0引言在以往对自升式平台进行结构设计及评估时，桩靴约束一般采用《海上移动平台人级规范(2012)》中的规定，带有独立桩靴的桩腿在设置底部的边界条件时，可按桩腿／桩靴的贯人深度给予适当考虑。除进行详细的桩靴一土相互作用计算并得到CCS认可外，一般可按以下考虑[1]：(1)当桩靴只有部分入泥时，铰支点取在最大人泥深度的一

5、半处；(2)当桩靴整体全部人泥后，铰支点取在桩靴高度的一半处。但是对于有特定要求或进行井位分析时，需要详细分析桩靴一土壤的相互作用，为此，该研究通过查看相关领域的规范、文献及实验研究结果，详细介绍了考虑土壤刚度的具体算法，为海上自升式平台的评估提供参考和借鉴。收稿日期：2013—11—22作者简介：王琳(1985·)，女，工程师中国海洋平台第30卷第3期1桩靴与土壤相互作用计算方法介绍当计算模型考虑桩靴一土壤相互作用时，边界条件定义为弹性支撑，即三个方向的弹簧刚度系数：垂向刚度系数K。，水平刚度系数K：，扭转刚度系数K。。1．1考虑土壤刚度的计算流程土壤对桩靴的约束情况取决于土壤类型，桩端

6、允许的最大垂向载荷，桩靴的几何形状，垂向载荷和水平载荷的组合状态等。具体计算流程如下：(1)将初始土壤垂向刚度、水平刚度和扭转刚度施加于结构计算模型，分析平台在重力、环境力、惯性力等载荷作用下的响应。(2)在模型计算结果中提取桩靴反力(Qv，QH，QM)，代入土壤的屈服面方程，以查看土壤失效情况。在自存工况时，土壤如果在屈服面之外，通过降低土壤的扭转刚度，重新计算模型查看结果，直到每个桩靴处的土壤受力均在屈服面之内。(3)如果扭转刚度减小到0，土壤受力仍在屈服面之外，说明该桩腿土体有失效的可能。(4)当土壤依据初始刚度进行计算时，如果土壤受力在屈服面以内，土壤的扭转刚度要进行折减，折减后计

7、算结果仍需在屈服面以内。土壤刚度迭代流程图如图1所示。图1土壤刚度迭代流程图1．1．1初始冈4度的确足初始土壤刚度确定如下‰引：垂向刚度的确定K。一尚(1)水平刚度的确定K：一等婴O≠㈤＼l—y，转动刚度的确定嘲K。一篙(3)式中：y为土壤泊松比；C,v，G。，G。分别为土壤的垂向剪切刚度，水平剪切刚度以及转动剪切刚度，定义第3期王琳，等自升式平台桩靴与土壤相互作用计算方法研究·63·如F：(1)粘土中：G=I,c。(4