中国海洋平台
  • 主管单位:中国船舶集团有限公司
  • 主办单位:中国船舶集团有限公司第十一研究所
  • 发行周期:双月刊
  • 快捷分类:石油、天然气类
  • 国际刊号:1001-4500
  • 国内刊号:31-1546
  • 创刊时间:1986年
  • 邮发代号:4-917
  • 出版地区:上海
  • 期刊开本:大16开
  • 出版单位:《中国海洋平台》编辑部
  • 发行单位:《中国海洋平台》编辑部
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    • 超长替打桩技术在南海导管架平台的应用

      阳连丰,罗超,刘钊,刘利琴

      2022(04):87-92, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220415

      摘要:

      针对南海某导管架平台打桩时,桩的初始入泥深度不足的问题,提出使用替打的工作方案;当打桩深度为98 m时,为了避免打桩锤套与结构保护罩之间发生干涉,进一步核实所需要采用的替打长度;使用GRLWEAP打桩分析软件进行启动可打入性分析和连续可打入性分析,将现场实际测量结果与数值模拟结果进行对比,验证数值模拟计算的准确性。结果表明:采用替打进行打桩时,桩距离保护罩最近的距离为236 mm,不会影响已布置的保护罩;对于锤击数远小于900的拒锤数,认为使用所设计的替打方案进行打桩工作是可行的。

    • 火炬泄放对半潜式平台总体布置方案的影响

      梅华东,刘晶,张振友,李豫,马邦勇,陈静

      2022(04):77-81, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220413

      摘要:

      以南海某深水半潜式平台总体布置为例,对火炬燃烧不同工况进行定义,计算不同工况下的最大泄放量。根据平台操作要求确定该平台对热辐射、高温敏感的感受点。对规范经验公式进行分析,采用Mixed模型综合考虑点源和扩散源原理的修正作用,对火炬长度进行初步的确定。采用通用的Flaresim软件对选定的感受点进行数值模拟,准确计算连续泄放和应急泄放产生的热辐射、高温和噪声水平,综合评价这些参数对半潜式平台总体布置及人员操作的影响,并给出应对缓解措施。

    • 基于多源数据的海上风机结构响应特征

      孟安康,于倩祥,周胡,迟书凯,黎明

      2022(04):43-48, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220407

      摘要:

      基于海上风机多源实测数据,包括塔筒及基础结构的动力响应数据、机组运行数据和现场环境数据,分析不同工况下风机结构响应的统计特征,得到环境和工况对结构响应的影响。结果表明:该风机结构的加速度响应以机舱坐标系侧向为主振方向;在风速达到额定风速时,加速度响应强度达到最大,随着风速进一步提高,结构加速度响应强度呈下降趋势;在停机状态、启停机过程和低转速运行工况下,塔筒顶部测点的加速度响应强度大于其他测点,而在变转速运行和额定转速运行工况下,塔筒中部测点的加速度响应强度最大。在进行海上风机结构振动监测时应重点关注风机塔筒顶部和中部的加速度响应特征变化。

    • 变水深地形下半潜式生产生活平台系泊性能

      丁爱兵,汪学锋,徐胜文

      2022(04):17-23, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220403

      摘要:

      综合考虑地形条件的影响,针对半潜式生产生活平台及其系泊系统开展数值计算和模型试验,对平台在不同海况下的运动响应、系泊力等结果进行对比分析,验证平台系泊系统的安全性。研究结果一方面可为系泊系统的进一步优化提供数据基础,另一方面可为平台的实际工程应用提供理论和技术支撑。

    • 波浪作用下并联三箱间窄缝内流体共振

      冉雅晴,姜胜超,耿宝磊

      2022(04):9-16, DOI: 10.12226/j.issn.1001-4500.2022.04.20220402

      摘要:

      采用数值方法对不同吃水并联三箱在波浪作用下的窄缝间流体共振问题进行研究。考虑大吃水方箱不同布置位置对缝隙内共振波高、三箱系统透射因数与反射因数,以及不同箱体所受波浪作用力的影响。数值结果显示:当大吃水箱体布置于迎浪测时,三箱系统前方反射因数最大,波能无法进入三箱系统,导致三箱系统缝隙内共振波高最小,对应箱体所受水平波浪力和垂向波浪力也最小,说明上游大吃水箱体可对后方形成良好的遮蔽效应;当大吃水箱体位于中间位置时,第一窄缝处共振波高变化最大,并出现双峰现象,此时迎浪侧较小箱体所受水平波浪力最大;当大吃水箱体位于下游时,第二窄缝处的共振波高远大于其他2种工况,并伴随明显双峰,迎浪侧小箱体受垂向波浪力也最大;当大吃水箱体位于中间或下游位置时,大箱受力大小基本相同。

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    • 深水J型首端PLET 安装分析

      王晓飞, 李斌, 李英, 杨杰

      2020(01), DOI:

      摘要:

      海底管道终端(Pipeline End Termination, PLET)是海洋油气开发的关键设备,随着应用水深的增加其安装也面临着更多的挑战,深水中用J 型铺设安装国内缺少相关的经验。本文基于南海陵水17-2深水油气田开发,针对J 型铺设首端PLET安装,利用OrcaFlex软件开展数值模拟,拟在研究波流载荷对安装系统的影响,得到其作业窗口,并分析了J型PLET安装过程中作业窗口的影响因素。结果表明,PLET在飞溅区和着陆过程中比较危险,波浪周期10s左右波流同向横浪时是安装作业的控制工况。本文研究内容为南海陵水17-2海底管道J-lay首端PLET安装提供了重要的技术支持。

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    • 深吃水圆筒型核能平台水动力特性与运动响应性能

      王梓, 何炎平, 张伟, 刘亚东, 曾敏, 秦程明

      2020(01), DOI:

      摘要:

      深吃水圆筒型核能平台的设计吃水与主体直径相近,主尺度特征有别于现有圆筒型海工平台。为探究其性能特点,针对深吃水圆筒型核能平台的水动力特性和时域运动响应展开了计算研究。利用CFD方法模拟了平台的横摇和垂荡自由衰减,并基于二次阻尼模型计算了相应阻尼系数;基于势流理论计算了平台的幅值响应算子和固有周期,并结合南海典型海况对平台的运动响应性能和适用性进行了分析评估。结果表明深吃水圆筒型核能平台垂荡、横摇和纵摇固有周期均高于常见波浪周期。平台纵荡运动主要受二阶波浪载荷影响,低频特性明显,垂荡和纵摇运动受自身固有频率影响较大,垂荡同时表现出波频特性。深吃水圆筒型核能平台总体运动性能良好,适应南海海况,所得结果可为工程应用提供相关参考。

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    • 适应南海海况的FPSO系泊系统设计与运动响应分析

      项宇琪, 刘亚东, 陈超

      2020(01), DOI:

      摘要:

      为保障一艘多点系泊FPSO在南海恶劣海况下的安全作业,设计了外转塔式系泊系统,并对船体线型进行了优化分析。基于三维势流理论,应用Wadam软件建立水动力计算模型,研究了不同船型方案下的FPSO频域水动力性能,最终确定了优选船型。通过时域耦合动力分析方法研究了FPSO系泊船体在风、浪、流作用下的运动响应特性,对比了船型优化前后的运动响应和系泊缆张力结果。计算结果表明,减小艉柱倾角,增大艏柱倾角能一定程度上降低该型FPSO在南海的纵摇和垂荡运动响应,系泊系统设计满足船级社规范要求。

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    • 基于ARID系统的固定式海洋风机纵摇摆振控制研究

      张春巍, 刘志虎, 孙丽

      2020(01), DOI:

      摘要:

      固定式海洋风机在随机风浪载荷及其联合作用下会产生多种摇荡运动形式,针对其中具有倒立摆运动特征的纵摇,本文研究了采用主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)对海洋风机纵摇进行控制的相关问题。ARID系统通过伺服电机驱动转动惯性质量产生与控制结构摆动的最优力矩,从而减小海洋风机的纵摇运动。首先,基于拉格朗日原理建立了海洋风机-ARID控制系统的理论分析模型;其次,利用Simulink对海洋风机-ARID控制系统的有效性进行验证,并分析了系统参数(控制算法参数、转动惯量比等)对控制效果的影响规律;最后,设计了海洋风机-ARID系统的振动台试验,设置多种荷载激励形式,验证控制系统的稳定性与广谱有效性。数值模拟与试验结果均验证了所建立的分析模型的正确性,表明了ARID系统对风机的纵摇运动具有显著的控制作用,为ARID控制系统在具有倒立摆运动规律的工程结构中的应用奠定了理论基础。

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    • 海底电缆在涡激振动下的疲劳寿命研究

      程志, 洪爱军, 梁毅, 董红, 罗楚军

      2019(4):93, DOI:

      摘要:

      针对悬空段海底电缆结构失稳、电缆悬空段疲劳失效和使用寿命缩短等问题,基于洋流作用下海底电缆涡激振动机理,结合海底电缆结构特性,采用流体力学法建立适用于海底电缆的振动仿真模型,基于仿真计算模型研究洋流流速、电缆机械特性(截面、质量、自阻尼特性等)悬空断长度等对海底电缆振动和疲劳损伤的影响,结合应变性疲劳曲线和雨流计数法,计算海底电缆的疲劳损伤,根据线性损伤累积理论得到海底电缆的疲劳寿命,分析海底电缆疲劳寿命的影响因素,结果表明,通过增大海底电缆的弹性模量和阻尼比、缩短电缆悬空段长度可以有效延长海底电缆的疲劳寿命。

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    • 基于流固耦合的尼龙网流场特性及变形分析

      李鹏, 田雨, 秦洪德, 魏博, 邓忠超

      2019(4):87-92, DOI:

      摘要:

      无结尼龙网作为一种经济且水动力优良的网衣材质在海洋养殖网箱渔网方面得到普遍使用。考虑网衣的工作条件,特别是在水流作用下,网衣的变形特性和周围流场变化是关键。基于剪应力SST K-ω湍流模型,并结合ANSYS Workbench的单向流固耦合方法,将网衣所受压力值作为输入载荷施加在平面网表面,研究了在不同流速、不同网衣密实度及攻角情况下平面尼龙无结网衣的流场特性,对大变形非线性网衣结构的有限元模型进行了分析。研究结果表明了基于FSI的单向耦合的数值模拟用于平面网衣变形及流场特性分析的可行性,不同攻角下通过网的流速降低差异明显,得到网的水动力系数在不同流速、密实度和攻角下的变化情况,以及平面网的等效应力分布特点和变形随攻角变化的特性。

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    • HST特殊螺纹油套管力学与密封性能有限元分析

      王领, 袁浩, 张文星, 王莹莹, 林泽庆, 杨红飞

      2019(4):78-86, DOI:

      摘要:

      为了研究HST特殊螺纹油套管接头在机紧工况和拉伸工况下的连接性能和密封性能,利用ABAQUS有限元软件,通过改变管体与接箍密封面过盈量及管体受力,分析两种工况下,接头扭矩台肩、密封面和螺纹牙应力及接触压力。通过分析得到机紧工况下管体密封面过盈量最大为0.09mm,拉伸工况下接头连接性能和密封性能减弱。本文所做研究为HST特殊螺纹油套管的实际应用提供了理论指导。

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    • 基于k-w sst模型的海上热发射单喷管运载火箭流场仿真分析

      张玲, 巩庆涛, 李涛, 兰公英, 张伟

      2019(4):72-77, DOI:

      摘要:

      为解决海上发射装置热发射时结构安全设计问题,明确海上发射装置在热发射过程中受到射流冲击的影响,围绕单喷管火箭发动机尾焰流场特性展开研究,运用计算流体力学方法基于k-ω shear stress transfer(SST)模型对3维单喷管发动机在不同飞行高度条件下进行数值模拟,得到发射过程中尾焰流场的温度、速度、压力随发射高度的变化规律。模拟结果表明,喷管出口与甲板距离对流场激波结构有重要影响,当距离超过5de(de为喷管出口直径大小)时,火箭尾流温度和速度迅速下降,30de时射流恢复甲板环境压力。研究模拟结果可为后续海上发射平台安全设计与导流装置创新提供实验参考和理论依据。

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    • 海上风电导管架结构受损评估与分析

      赖俊荣, 朱嵘华, 胡穗兴, 陈鹏宇, 阮芳伟, 张融圣

      2019(4):65-71, DOI:

      摘要:

      以我国南海海域某施工船舶与导管架基础发生碰撞的事故为背景,结合当前海上风电导管架结构受损评估分析方法,采用有限元模拟的方式对受损导管架开展剩余强度分析、疲劳分析等研究内容,计算得到导管架结构受损前后各杆件、节点的应力情况,以及受损构件在疲劳载荷作用下受压、受拉工况的损伤值。同时结合相关行业规范,对计算结果进行了讨论分析,综合评估导管架的受损情况,为下一步修复方案的制定提供依据,以期为后续研究及实际工程提供参考。

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    • 基于实测波频数据的MNPP多体动力特性评估

      郭冲冲, 武文华, 吕柏呈, 吴国东

      2019(4):59-64, DOI:

      摘要:

      海洋核动力平台(Marine Nuclear Power Platform,MNPP)可填补我国在民用核动力船舶领域的技术空白,对于海上能源的开发利用具有重大意义。我国首座海洋核动力平台定位系统采用软刚臂单点系统的方案,与渤海众多服役FPSO具有相同的系泊方式。利用现有的渤海FPSO实测数据,开展海洋核动力平台定位系统多体动力特性分析是确保其系泊能力和安全性的研究重点。首先建立了海洋核动力平台定位系统的多刚体动力学模型;其次通过核动力平台与渤海某FPSO的响应幅值算子RAO,计算了FPSO船体实测数据与核动力平台响应的比例系数;然后根据FPSO船体实测数据计算了核动力平台6自由度数据,并采用经验模态分解(EMD)方法保留原始数据的波频成分;最后基于核动力平台波频6自由度数据,计算了定位系统的系泊回复能力和各铰节点的受力行为。通过与FPSO软刚臂系泊系统受力状态进行对比分析,验证了核动力平台定位系统在实测海况下设计的合理性。该方法可有效的应用于定位系统的多体动力性能分析,能为海洋核动力平台系泊结构设计和安全运行提供科学的分析手段。

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    • 半潜式平台四立柱波浪爬升及气隙试验研究

      张曦, 陈志勇, 范露

      2019(4):53-58, DOI:

      摘要:

      半潜式平台作为海洋资源开发的重要海洋工程装备之一,其立柱波浪爬高、内场气隙与砰击等参数对平台安全的影响是国内外学者关注的重点。本文采用模型试验方法对半潜式平台近场干涉、波浪爬升及气隙分布等关键问题进行了较为系统的研究。在海洋工程水动力学试验规程的指导下完成了系泊模式下半潜式平台水池模型试验,通过布设光学非接触式六自由度传感器、电阻式坦丝、力传感器、浪高仪等测量设备,获取平台瞬态运动响应、立柱壁面波浪爬升、内场气隙分布等测量参数,系统地分析了不同波陡参数、散射参数对平台气隙的响应特性。结果表明:波陡参数对内场气隙分布影响较大,当波陡参数kA=0.12~0.15时,平台运动幅值较大,平台边缘的气隙量较小;由于波浪爬升效应,立柱附近气隙量小于内场。研究结论对于平台设计、平台的安全运营具有指导作用。

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    • 某海上风电场基础结构防冲刷物模试验研究

      范少涛, 朱嵘华, 陶梓健, 张融圣, 刘寒秋, 田振亚

      2019(4):45-52, DOI:

      摘要:

      通过开展两种防冲刷方法对单桩基础防护的物模试验,研究不同防冲刷方法在某海上风电场海况下的防冲刷效果,并进行了不同冲刷方法的成本分析。结果表明:混凝土联锁排防护相比于抛石防护具有更强的防护效果;混凝土联锁排防护能通过柔性变形适应土体变形,达到有效防止沙土流失的效果;综合考虑下抛石搭配混凝土联锁排防护为最适合该风电场水文环境的防护方法。

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    • 钢悬链线立管S型铺设极限水深研究

      梁雪梅, 李英, 周楠, 王晓飞, 李斌

      2019(4):37-44, DOI:

      摘要:

      钢悬链线立管由于结构形式简单是深水开发油气的首选,S型铺设技术成熟,探究S型铺设钢悬链线立管的极限铺设水深意义重大。针对南海某气田中铺管船正常铺设SCR的作业,基于Orcaflex数值模拟对立管进行总体动态分析,确定立管可安全作业的阈值环境条件。研究了波浪方向、海流速度、立管外径、壁厚等对立管正常铺设作业窗口的影响,进一步分析了不同外径、壁厚立管在不同水深下的适用性,确定了立管极限安装水深。研究表明,立管作业窗口对波向较敏感,在随浪条件下进行铺管作业更为安全。随着立管外径、壁厚、表面流速增大,波高-周期作业窗口减小,极限铺设水深减小。

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    • 基于CEL的海上自升式稳桩平台桩基竖向承载力研究

      许海波, 叶兆艺, 郑龙, 沈佳轶, 朱亮, 李超杰

      2019(4):30-36, DOI:

      摘要:

      自升式稳桩平台被广泛应用于海上风电工程单桩基础沉桩施工。因此,开展自升式稳桩平台桩基竖向承载特性研究对平台的安全作业具有重要意义。采用有限元软件ABAQUS中的CEL数值模拟方法,分析江苏启东海域某自升式稳桩平台桩基承载特性,得到以下结论:(1)CEL数值模拟方法可以有效模拟桩腿贯入地层全过程,揭示桩腿贯入过程中土体密度演化规律;(1)CEL数值模拟和《海洋井场调查规范》所得的桩基承载力特征曲线基本一致;(3)推荐桩基安全贯入深度为10 m,位于土层②-2,粉质粘土层,此时理论和数值分析所得的桩基承载力都为4.0 MN。研究成果可为江苏启东海域自升式稳桩平台的安全作业提供理论支持。

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    • 浮式风机共享锚点系泊系统动力响应分析与成本评估

      张浩, 刘亚平, 谢凌俊, 何文涛

      2019(4):24-29, DOI:

      摘要:

      浮式风机在海上风能开发领域中具有巨大的发展潜力,但成本问题制约其发展。为提高海上浮式风电的系泊效率和经济效益,本文以NREL 5MW 海上浮式发电机组OC3 Hywind系泊系统为研究目标,研究了一种新的多条系泊线共享锚点的系泊设计方式,即风电场中多个相邻风机共享锚点,将多线锚净力定义为作用系泊线张力的矢量和,并在SIMA RIFLEX软件里进行时域响应模拟,对多线共享锚点系泊系统进行了动力响应分析以及成本评估。研究结果表明:(1)对于大规模的海上风电场,采用3线和4线共享锚点的设计可以使所需锚点的数量分别降低66.7%和75%。(2)与传统的单线锚系泊相比,3线与4线共享锚点的设计均使多线锚荷载的大小有所降低。(3)成本统计结果表明,对于风机数量为100的大规模风电场而言,采用3线、4线共享锚点的设计可使风电场中锚的总成本分别降低53.96%、68.65%,进而为共享系泊设计在海上风电场中的应用提供参考。

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    • 高强灌浆材料结合卡箍在导管架受损构件加固中的应用

      朱嵘华

      2019(4):20-23, DOI:

      摘要:

      以南海某海域一施工船与四桩导管架基础发生碰撞为背景,结合当前研究对导管架受损区域的承载力进行了分析,计算得到了受损截面凹陷处的轴向承载力和极限弯矩。同时,简述了海工领域中受损构件的加固修复方法,探讨了卡箍技术的理论研究现状及其在实际工程中的应用现状。基于典型灌浆卡箍修复技术提出了一种采用80MPa高强度灌浆材料结合卡箍技术进行加固修复的新方案,并采用有限元软件对加固后的组合结构进行了数值模拟,仿真结果表明该组合结构能有效改善导管架受损区域受力状况,提高结构的承载力。最后,简述了该方案的施工流程,以期为实际工程提供参考。

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    • 海上风电基础仿生草防冲刷试验

      朱嵘华

      2019(4):14-19, DOI:

      摘要:

      目前,海上风电基础冲刷问题难以得到有效解决,需开发一种经济、有效的防冲刷方案。针对仿生草防冲刷方案开展物理模型试验,探讨仿生草尺寸及布置方案对于海上风电单桩基础防冲刷效果的影响。结果表明,综合考虑防冲刷效果及成本的情况下,仿生草高度及布置半径存在一个最优值。仿生草高度为1.5m,仿生草布置半径为1.7倍桩径时,仿生草防冲刷效果较好,且较为经济。

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    • 基于FBG机械连接部件微渗漏监测应用研究

      沈碧桦, 刘瑾, 魏世杰, 何承宗, 李明阳, 张晨阳

      2019(4):6-13, DOI:

      摘要:

      FBG传感器是一种极具发展潜力和应用价值的新型传感器,文中简要介绍了FBG温度传感器的传感原理,针对目前多种光纤感测技术应用于机械管道渗漏监测中的不足,将FBG传感器在机械管道连接部件渗漏监测中实际应用。通过测量渗漏处产生的温差,分析管道连接系统的连接状态,并设计了试验对其可行性及影响因素进行探究。结果表明:该方法用于渗漏监测可以在短时间内对温度的变化做出反应,从而有效地对渗漏做出预警,在无风环境下能测出1.81℃的渗漏稳定温差,具有良好的可行性;此外,风速、水温两个因素会对稳定温差产生影响,该方法在风速较大、水温与环境温度相差较大时具有更加良好的渗漏监测效果。

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    • 组合荷载下海上风机塔架受力特性数值分析

      陈大江, 汪子晗, 沈佳轶, 胡忠平, 郑川

      2019(4):1-5, DOI:

      摘要:

      海洋环境复杂多变,仅考虑风荷载并不能很好地反映海上风机的受力特性,研究组合荷载下海上风机塔架的受力特性在海上风电工程中具有重要意义。基于江苏启东海域6 MW海上风机资料,采用GH Bladed软件开展组合荷载下海上风机塔架的受力特性数值模拟,得到以下主要结论:(1)相较于风荷载作用,风荷载+波浪荷载组合作用下,风机塔架基础底面所受峰值剪力提升了72%,峰值弯矩提升了8.3%。(2)波浪荷载对基础所受剪力和弯矩的影响显著,在相对波高为4时,基础地面所受相对剪力和相对弯矩分别为提高3.04和1.44倍。(3)相较于风荷载作用,风荷载+地震荷载组合作用下,风机塔架基础底面所受峰值剪力提升了76%,峰值弯矩提升了21%。研究成果可为海上风机设计及施工提供理论支撑。

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    • 砂性基础中大直径单桩水平承载力预测模型

      陈大江, 詹懿德, 张强, 张毅, 郑莉

      2005,20(2):6-11,24, DOI:

      摘要:

      江苏岸外辐射沙洲是江苏省重要的海上风电规划区域,研究该区域大直径单桩水平承载特性在海上风电工程中具有重要意义。基于现场试桩和有限元数值模拟相结合的研究方法,开展单桩水平极限承载力分析数值模拟,得到以下主要结论:(1)试桩的桩身挠度在近桩底处趋于零,呈现典型的柔性桩特征;随着水平荷载的增大,试桩桩身最大弯矩逐渐增大,所在位置逐渐下移,约在泥面以下2.2D~2.5D处。(2)提出了大直径单桩水平极限承载力预测模型,基于该模型所得单桩水平极限承载力预测值与数值模拟结果相符得很好,平均相对误差仅为4.9%,最大相对误差小于11%。

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