復(fù)雜條件下海上獨(dú)立樁結(jié)構(gòu)計(jì)算分析與設(shè)計(jì)優(yōu)化研究.pdf

1、海洋獨(dú)樁平臺(tái)常用于海洋石油的開(kāi)發(fā)，其上部甲板結(jié)構(gòu)由單一鋼管樁即獨(dú)立樁支撐。勝利油田埕島油田目前常規(guī)的獨(dú)立樁樁徑(2.0m以下)，在風(fēng)、浪、流、冰的動(dòng)力荷載作用下，其樁頂水平位移通常大于30cm，易造成棧橋上工藝管線及附屬結(jié)構(gòu)的損壞，嚴(yán)重影響正常的油田生產(chǎn)。根據(jù)埕島油田開(kāi)發(fā)的實(shí)際情況及獨(dú)立樁的特點(diǎn)，從減小泥面以上樁體承受的水平荷載，增加基礎(chǔ)剛度等多因素考慮，工程中引進(jìn)了變徑樁設(shè)計(jì)。
　　 本文基于復(fù)合地基法(p-y曲線)理論，通過(guò)

2、運(yùn)用海洋工程分析軟件SACS，對(duì)位于埕島油田典型土壤條件的獨(dú)立樁在45cm冰厚、設(shè)計(jì)波高及校核波高三種工況下，對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式、不同樁徑下的樁項(xiàng)水平位移和泥面處樁體承受的水平荷載進(jìn)行數(shù)值模擬分析，同時(shí)對(duì)樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型和優(yōu)化分析。
　　 具體成果如下：
　　 1.樁頂水平位移與樁結(jié)構(gòu)的變徑部位有關(guān)。當(dāng)樁徑相同時(shí)，在45cm冰和設(shè)計(jì)波高條件下，單樁泥面處變徑的樁頂水平位移小于單樁整體變徑，-3.5m處變徑的樁項(xiàng)水平位移又小于單

3、樁泥面處變徑。
　　 2.樁頂水平位移與樁徑大小有關(guān)。三種樁結(jié)構(gòu)條件下隨著樁徑增大樁頂水平位移均減小。
　　 3.樁在泥面處承受的水平荷載與樁在泥面外的樁徑有關(guān)。整體變徑樁結(jié)構(gòu)樁徑增加其相應(yīng)的泥面處的水平荷載增加，-3.5m處變徑樁結(jié)構(gòu)樁徑增加其相應(yīng)的泥面處的水平荷載也增加，但泥面處變徑樁結(jié)構(gòu)樁徑增加其相應(yīng)的泥面處的水平荷載不會(huì)變化。
　　 4.獨(dú)立樁的樁頂水平位移受水深、地層情況影響較大。在校核波高條件下樁徑相

4、同時(shí)，單樁整體變徑的樁頂水平位移小于泥面處變徑，單樁局部變徑時(shí)-3.5m處變徑的樁頂水平位移又小于單樁整體變徑。不同土層條件下，承載性能的土層其樁頂水平位移小。
　　 因此，要減小樁頂水平位移有應(yīng)從以下幾方面考慮：減小土體水平變形、減小荷載、增加樁體剛度。
　　 依靠埕島油田目前水下施工的施工能力，可考慮向海底拋石以改變淺層土體的土壤條件，減小土體水平變形，由此進(jìn)行數(shù)值模擬分析，得出改善上部土層條件對(duì)減小樁頂水平位移效果