復雜條件下海上獨立樁結構計算分析與設計優(yōu)化研究.pdf

1、海洋獨樁平臺常用于海洋石油的開發(fā)，其上部甲板結構由單一鋼管樁即獨立樁支撐。勝利油田埕島油田目前常規(guī)的獨立樁樁徑(2.0m以下)，在風、浪、流、冰的動力荷載作用下，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構的損壞，嚴重影響正常的油田生產。根據(jù)埕島油田開發(fā)的實際情況及獨立樁的特點，從減小泥面以上樁體承受的水平荷載，增加基礎剛度等多因素考慮，工程中引進了變徑樁設計。
　　 本文基于復合地基法(p-y曲線)理論，通過

2、運用海洋工程分析軟件SACS，對位于埕島油田典型土壤條件的獨立樁在45cm冰厚、設計波高及校核波高三種工況下，對不同結構形式、不同樁徑下的樁項水平位移和泥面處樁體承受的水平荷載進行數(shù)值模擬分析，同時對樁結構進行選型和優(yōu)化分析。
　　 具體成果如下：
　　 1.樁頂水平位移與樁結構的變徑部位有關。當樁徑相同時，在45cm冰和設計波高條件下，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。三種樁結構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。整體變徑樁結構樁徑增加其相應的泥面處的水平荷載增加，-3.5m處變徑樁結構樁徑增加其相應的泥面處的水平荷載也增加，但泥面處變徑樁結構樁徑增加其相應的泥面處的水平荷載不會變化。
　　 4.獨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，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-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，由此進行數(shù)值模擬分析，得出改善上部土層條件對減小樁頂水平位移效果