可折叠防沉板V-M加载模式下不排水承载力研究

发布时间：2022-01-22 08:39

　　可折叠防沉板可有效解决单块防沉板因面积过大而导致的巨额安装施工费用问题,是深海油气资源开采生产系统中的新型基础结构。在服役期间承受竖向、水平、弯矩及扭矩等荷载的复合作用,其承载力不仅与防沉板的尺寸和地基土强度及其分布特性有关,而且还与可折叠防沉板两翼间距有关,导致不能直接采用传统的防沉板承载力计算方法进行计算。采用有限元方法对可折叠防沉板的不排水承载力进行三维数值模拟,计算得到竖向V、弯矩M加载条件下及组合V-M加载条件下的极限承载力,系统分析了单向（V,M）及组合（V-M）加载条件下的地基破坏模式,提出了单向承载力计算方法并建立了组合加载条件下的破坏包络线,进而提出了复合加载条件下的承载力计算方法,为可折叠防沉板的承载力设计提供依据。 

【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(05)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

Mc0，Mc1计算式（7）与有限元结果对比

Myult/ABsu0与s/B的关系

856岩土工程学报2020年可折叠防沉板应运而生[5]，其结构形式见图1。它可以在安装环节进行折叠（图1（a）），从而打破了管线敷设船对防沉板最大安装尺寸的束缚，因此安装更加经济；可折叠防沉板可以实现与管线敷设的一体式安装，因此安装更加省时；防沉板就位后，两翼基础可以在海底打开（图1（b）），并协同承担外部荷载，可大大提高其承载能力。图1可折叠防沉板示意图Fig.1Schematicdiagramoffoldablemudmats服役期间，可折叠防沉板的受力状态为6个自由度的复合加载模式，如图2所示。恒定荷载为基础上部附加设备自重产生的竖向荷载V，活荷载主要由海底管线和跨接管的膨胀与收缩产生的水平荷载H，弯矩荷载M及扭转荷载T[6]，其承载力受两翼防沉板尺寸L，B，间距s，海洋土强度su及其分布规律κ的影响，su通常认为是沿深度线性增长的[7]。对于复合加载模式下的海洋基础承载力问题，国内外学者广泛采用破坏包络面理论，针对不同的基础形式开展了系统的研究[8-17]。Gourvenec等[15]对均质土地基上刚性联接的桶形基础系统的不排水承载力开展了平面应变有限元分析，系统分析了基础间距对承载力的影响；在此基础上，Gourvenec等[16]进一步研究了桶形基础深度对承载力的影响。范庆来等[17]对均质土与非均质土地基上，两块刚性联接桶形基础系统的不排水承载力开展平面应变有限元分析，考虑了地基土强度不均匀性的影响。以上研究对象通常是指油气资源开发中各类钻井或生产平台的基础结构，其基础形式、间距与可折叠防沉板有所区别。此外，以上文献均限于平面应变有限元分析，与实际的承载特性存在差距。图2可折叠防沉板一般受力示意图及强度分布图Fig.2Gener

【参考文献】：
期刊论文
[1]复合加载模式下不排水饱和软黏土中宽浅式筒型基础地基承载力包络线研究[J]. 刘润,王磊,丁红岩,练继建,李宝仁.  岩土工程学报. 2014(01)
[2]刚性联接裙板式基础系统的破坏包络面研究[J]. 范庆来,李雪艳,栾茂田.  土木工程学报. 2013(07)
[3]水下生产系统防沉板基础分析[J]. 谭越,刘明.  船海工程. 2012(04)
[4]深水油气田开发工程中的基础应用探讨[J]. 王丽勤,侯金林,庞然,刘冬雪.  海洋石油. 2011(04)
[5]复合加载模式下桶形基础破坏包络面特性研究(英文)[J]. 武科,栾茂田,范庆来,王志云.  岩土工程学报. 2008(04)
[6]我国海洋深水油气开发面临的挑战[J]. 李清平.  中国海上油气. 2006(02)



本文编号：3601882