[發明專利]一種單個桶形基礎豎向抗拔承載力的計算方法

有效

• 申請號: 201710550574.X
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107489174B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 馮士倫;向嘉雋
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E02D33/00
• 分類號: E02D33/00;E02D27/24
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種單個桶形基礎豎向抗拔承載力的計算方法，包括：用標準貫入儀對桶形基礎周圍土壤進行標準貫入試驗，得到標準貫入度。對桶形基礎進行測量和稱重。將桶形基礎壓入土中，給桶形基礎加載，隨著拉力的增大，桶形基礎被拔出，當桶形基礎被拔出后試驗停止，此時可測量桶體內部土塞重量。記錄桶形基礎的位移，記錄桶形基礎所受的拉力值。將記錄下的桶形基礎的位移和所受拉力值繪制成上拔荷載——位移曲線。得到多組標準貫入度和豎向極限抗拔承載力數據。將這些數據進行擬合，得到該桶形基礎豎向極限抗拔承載力的最終計算公式。

技術領域

本發明屬于海洋工程錨固基礎技術領域，是一種用于計算海洋平臺桶形錨固基礎在局部拉伸破壞條件下豎向極限抗拔承載力的計算方法。

背景技術

隨著陸地資源的日益減少，海洋作為占地球總面積71％的寶庫，成為了人們探索開發的主要目標。海洋中蘊藏著數不盡的資源，特別是油氣資源，僅我國南海的海洋油氣儲量初步勘探為230億至300億噸。

對于海洋能源的開采主要以海洋平臺為主，對于海洋平臺，其錨固基礎對于它工作時的安全性和穩定性有著重要作用。海洋平臺的錨固基礎有很多種類，其中，桶形錨固基礎以其成本低，施工安全方便等特點正逐漸被廣泛應用。

桶形基礎是近年來正在開發的一種新型海洋平臺基礎，因外形像一只倒扣在水中的桶，故稱之為桶形基礎。它是一種底端敞開、上端封閉的鋼質圓桶結構，在桶頂有連接抽水泵系統的出水孔。桶形基礎在安裝時，首先靠自重和上部結構的重量，插入海底一定深度，形成有效密封后，再通過抽水泵抽出桶中的空氣和水形成負壓，利用桶內外的壓力差把基礎驅入海底地層中的設計深度。桶形基礎與普通樁基礎最主要的區別在于它利用負壓下沉，而不是依靠打樁等手段將結構打入海底地層。當平臺基礎需要移動時，可再充氣把基礎從地層中拔出。

目前對桶型基礎的研究主要針對于桶型基礎的拖航、下沉、就位等試驗研究上，而缺乏在穩定性、抗拔力、基礎特性、動力特性等方面系統的研究。

發明內容

本發明提出一種定量評價桶形基礎豎向抗拔承載力的方法。利用該方法計算桶形基礎豎向極限抗拔承載力，需要進行土壤標準貫入試驗得到桶形基礎周圍土壤的標準貫入度，該試驗與測量土壤抗剪強度試驗相比成本更低，過程更簡單。方案如下：

一種單個桶形基礎豎向抗拔承載力的計算方法，包括下列步驟：

(1)用標準貫入儀對桶形基礎周圍土壤進行標準貫入試驗，得到標準貫入度。

(2)對桶形基礎進行測量和稱重，得到其高度l和直徑D以及自重W_a。

(3)將桶形基礎壓入土中，給桶形基礎加載，隨著拉力的增大，桶形基礎被拔出，當桶形基礎被拔出后試驗停止，此時可測量桶體內部土塞重量W_s。

(4)記錄桶形基礎6的位移，記錄桶形基礎6所受的拉力值。

(5)將記錄下的桶形基礎的位移和所受拉力值繪制成上拔荷載——位移曲線，認為曲線的最高點數值即為該桶形基礎在該土壤環境下的豎向極限抗拔承載力。

(6)在其他土壤環境下對該桶形基礎重復步驟(1)-(5)，得到多組標準貫入度和豎向極限抗拔承載力數據。將這些數據進行擬合，選用指數函數擬合，得到該桶形基礎豎向極限抗拔承載力的最終計算公式，需要計算該桶形基礎在其他土壤環境下的豎向極限抗拔承載力只需進行土壤的標準貫入試驗，得到標準貫入度，即可得到該桶形基礎豎向極限抗拔承載力。

本發明的優點是：

(1)本發明中的單個桶形基礎豎向抗拔承載力計算公式是以標準貫入度作為參數，參數確定方法簡單可靠；

(2)利用本發明中的計算公式計算桶形基礎豎向極限抗拔承載力時，主要進行土壤標準貫入試驗，該試驗相較于測量土壤抗剪強度試驗更經濟，更方便。