[發明專利]重力錨水平承載力的設置方法

有效

• 申請號: 201710195518.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106991228B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李懷亮;于文太;黃山田;李颯;王曉飛;高震;林瀾;姜中雷;高嵩;楊雪
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;海洋石油工程股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 天津三元專利商標代理有限責任公司 12203
• 代理人: 胡婉明

1.一種重力錨水平承載力的設置方法，其特征在于，采用以下步驟：

第一步：通過室內模型試驗確定原狀鈣質砂上重力錨模型的抗滑力隨啟動次數的變化關系，并繪制成散點圖；

第二步：確定重力錨模型的抗滑力及其底部與土體之間的摩擦系數μ，并繪制出該摩擦系數μ隨重力錨模型啟動次數變化的散點圖；

第三步：根據第二步中繪制出的重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ隨重力錨模型啟動次數變化的散點圖整理得到該摩擦系數μ和重力錨模型歸一化位移S/B數值之間的關系，并繪制成散點圖；

第四步：根據第三步中繪制的散點圖，確定重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化的位移S/B數值之間的關系，并繪制重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數和重力錨模型歸一化的位移數值之間的關系曲線圖；

第五步：根據第四步得到的重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化位移S/B數值之間的關系，并結合工程中重力錨容許的位移量，確定重力錨底部與土體之間的摩擦系數的表達式；

第六步：根據重力錨結構、現場土質條件以及第五步中得到的重力錨底部與土體之間的摩擦系數μ，確定重力錨水平承載力。

2.根據權利要求1所述的重力錨水平承載力的設置方法，其特征在于，

所述第一步中，是通過室內模型試驗，測出重力錨模型在原狀鈣質砂上每次啟動時所需的拉力，再以重力錨模型的啟動次數為橫坐標，每次啟動時所需的拉力為縱坐標繪制散點圖；

所述第二步中，重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ的確定是利用公式(1)Q_ul＝μ[(W_b+γ_bAD_f-F_ve)cosβ-F_hsinβ]+R_p，或者公式(2)Q_ul＝μ[(W_b-F_ve)cosβ-F_hsinβ]+R_p由重力錨模型的抗滑力反算出此時重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ，再以重力錨模型的啟動次數為橫坐標，以摩擦系數為縱坐標，繪制出重力錨模型摩擦系數μ隨啟動次數變化的散點圖；該公式(1)用于有剪力鍵的重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ的確定，該公式(2)用于無剪力鍵的重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ的確定；其中公式(1)和公式(2)中，

μ＝錨底與土體的摩擦系數；

W_b＝錨在水下的重力；

F_ve＝設計荷載與錨鏈荷載豎直方向上的分力(豎直向上為正)；

F_h＝設計荷載與錨鏈荷載在水平方向上的分力(沿錨底坡向方向為負)；

γ_b＝土的浮重度；

A＝錨底面積；

D_f＝剪力鍵入泥深度，海底泥面以下；

β＝海底泥面坡角；

φ＝錨底土體內摩擦角；

R_p＝錨底前沿的被動土壓力，考慮潮流沖刷等因素，R_p通常被忽略；

所述第三步中，所述歸一化的位移S/B數值為重力錨模型水平位移數值/重力錨模型寬度數值的比值，其中：S表示重力錨模型水平位移數值，B表示重力錨模型寬度數值；

所述第四步中，是根據第三步中繪制的散點圖通過最小二乘法擬合得到重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化的位移S/B數值之間的關系曲線圖，該曲線圖中縱坐標為重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數，橫坐標為重力錨模型歸一化的位移數值。

3.根據權利要求1或2所述的重力錨水平承載力的設置方法，其特征在于，所述第三步中，根據試驗過程中重力錨模型的位置得出其每次啟動時相應于初始位置的水平位移S數值，將該水平位移S數值除以重力錨模型的寬度B得到歸一化位移S/B數值，用該S/B數值代替第二步中繪制散點圖的橫坐標，即得重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化位移S/B數值之間關系的散點圖；

所述第四步中，根據第三步中繪制的散點圖初步判定重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化位移數值之間的關系曲線表達式μ＝a(S/B)^b，基于最小二乘法原理，多次修正擬合參數a、b，將代入后精度符合要求的參數a、b的數值作為擬合結果，從而擬合得到重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化位移數值之間的關系曲線及其表達式；

所述第五步中，根據工程要求確定重力錨的容許水平位移量S'，將其代入第四步中所得重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ和重力錨模型歸一化的位移數值之間的關系曲線表達式，即可得到重力錨模型底部與土體之間的摩擦系數μ與重力錨模型寬度B有關的表達式μ＝a(S'/B)^b，從而確定不同重力錨模型底面與土體之間的摩擦系數的數值；

所述第六步中，根據重力錨的結構以及現場土質條件，將第五步中求得的重力錨模型底面與土體之間的摩擦系數μ代入具有剪力鍵重力錨的計算公式Q_ul＝μ[(W_b+γ_bAD_f-F_ve)cosβ-F_hsinβ]+R_p，或者無剪力鍵的重力錨的計算公式Q_ul＝μ[(W_b-F_ve)cosβ-F_hsinβ]+R_p，即可得到重力錨水平承載力；

所述公式中S'是工程中重力錨的容許位移量，該容許位移量在一個工程中是常量；S是重力錨的水平位移量，該水平位移量是變量。