力学大会2015集水下设施浅基础贯入及侧向稳定性计算分析

魏会东*，姜瑛*，苗春生+，顾永维*（海洋石油工程，+（海油工程水下技术，对于此种浅基础，参考桩的贯入计算以及土力学条件，采用理论对于浅基础的贯入和侧向稳定性水下设施，浅基础，贯入，侧向稳定性，有限元时，吊点可以作用在基础上[2]1所示的水下设施浅基础，型钢位于基础以下，可起到部分裙QcQfQpfAsqAp 其中，Qc为极限轴向抗压承载力； 为侧向受压摩擦阻力；Qp为端部阻力。侧向摩擦阻对于粘土，其单轴摩擦力约等于抗剪切强度；端部承载力系数按9倍的剪切强度考虑。APIRP2GEO规范中对于浅基础的承载力计算，其中粘土的不排水承载力计算按QdsuNcKc Qd为最大竖向su为基础面处的不排水剪切强度；Nc为无量纲常数，5.14Kc海床倾斜系数等；A为水平面积。经过理论计算得到的型钢的贯入阻力、平板的承载力以及总的贯入阻力值见表1。由计算结果减小H型钢的端部面积并在顶板上开孔，可从一定程度上利于贯入。

位 阻 型 顶 合 HdsuoHKrusuave

H为极限水平阻力；suave为海床表面至基础面的平均土壤剪切强度；Ah为基础嵌KruKru与裙板的粗糙度、基础形状、侧面剪2基础侧向稳定性计算侧向阻力KruKruABAQUS210倍的对应基础边长，总深度为10米，其中初始下部土壤深度为8米，上部空隙深度为2米；贯入采用耦合-日方法（CEL）进行显式计算分析来模拟准静态过程，其中土壤采用欧采用材料模型，满足理想弹塑性条件，弹性模量为2.5MPa，泊松比为0.49，粘聚力为3MPa；侧面和底面上，其速度设置为0，认为无材料流入和流出。贯入分析时施加垂直向下的位移300mm0.5s40mm1s。经过有限元计算贯入分析得到的位移-反力曲线见图3和图4。由图3可见，计算在浅基础贯0.02m后趋于40.02m以后的位移-反力曲线与理论值的比较4可见，在浅基0.02m~0.3m100kN270kN之间变化，大部分位于理论计算值247kN以内，因此，理论计算和有限元分析的结果基本符合，可按照以上介绍的理论计算估计该浅基础的贯入力，以安全系数为3.0考虑，则结构压载的重量至少要达到750kN。

经过有限元计算侧向稳定性分析得到的位移-反力曲线见图5和图6。由图5可知，有限元计算在水平位移达0.07m后逐步增大直到稳6是0.07m后的位移-反力曲线与理论上限和下660kN左右，与理论上限值符合，由于在2.0考虑，则结构的最大抗侧滑能力在17kN~30kN之间。近似采用桩基础的贯入计算，包括裙板的端部阻力和侧向摩擦阻力，平板阻力可近似采用浅采用基于耦合- 1高原,，，.深水水下生产系统及工艺设备技术现状与发展趋势.中国海上油气，2014,26(4)：84-3，，，等.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.岩土工程学报146-4，翟，.海上风电大尺度顶承式筒型基础承载力特性有限元分析.工程力学，2013，30（6）:124-5，.浅基础在水平荷载与力矩荷载作用下的承载能力.水利学报，2010，41（10）:1201-API.Geotechnicalandfoundationdesignconsiderations.APIRP2GEO,CALCULATIONAND YSISFORPENETRATIONANDLA STABILITYFORSHALLOWFOUNDATIONOFSUBSEAFACILITYWEI JIANG MIAOChunsheng2GU(1OffshoreOilEngineeringCo.,.,No.1078DanjiangRoad,Tianjin300451,(2ShenzhenCOOECSubseaTechnologyCo.,.,No.1067NanhaibigRoad,Shenzhen518067,Shallowfoundationiswidelyadoptedinsubseafacilityaspermanentfoundation.Inordertoincreasethelalstability,Hsteelskirtsareusedtobepenetratedintothesoil.Forthiskindofshallowfoundation,baseonthepilepenetrationandgeotechnicalconditions,thepenetrationandlalstabilityarecalculatedbytheoreticalformulas.Whiletoguaranteethedesignreliabilityandverifythetheoreticalcalculation,CoupledEulerLagrange(CEL)finiteelementysesarecarriedouttocheckthepenetrationandlalstability.TheysesshowthatthereissimilarresultbytheoreticalcalculationandFEA.Inthedesignstage,thetheoreticalcalculationvaluescanb