自升式平台不同形状桩靴踩脚印稳定性研究

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1、专业学位硕士学位论文自升式平台不同形状桩靴踩脚印稳定性研究Thestudyonthestabilityofvarioustypesoffoundationspenetratingnearfootprintsduringjackups’reinstallation作者姓名：李晶工程领域：水利工程学号：31506091指导教师：于龙副教授完成日期：2017年5月大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致

2、谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一做的贡献。与我同工作的同志对本研究所均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：為知本色石巧木叱戒／私／弥Ｊ钟上：年曰作者签名：Ｍ曰期＜月＼大连理工大学专业学位硕士学位论文摘要自升式海洋平台桩靴基础的插桩和拔桩过程，使海床上形成直径可达十几米的桩坑。平台在旧桩坑附近二次插桩，桩靴可能滑移进旧桩坑，导致平台就位精度不够，严重时引起桩腿弯曲变形甚至平台倾覆。本文采用大变形有限元算法（耦合欧

3、拉-拉格朗日）分析正常固结土中桩坑附近二次插桩过程，主要内容和结论如下：（1）探讨了桩靴受到的水平反力作用机制。桩坑土体缺失导致踩脚印插桩过程中土体向桩坑内流动，这种土体流动的非对称性产生了作用于桩靴的水平反力。对于纺锤形桩靴，在特定二次插桩偏心距下，纺锤底部倒圆锥形单侧接触桩坑斜坡，土与基础法向接触力的水平向分量大大提高了桩靴受到的水平力。（2）探讨了桩靴或桩腿某一截面受到的弯矩的作用机制。桩靴或桩腿某一截面受到的弯矩由两部分组成，一是竖向反力偏心引起的正值弯矩；二是水平反力乘以距该截面距离引起的负值弯矩。桩靴踩脚印过程中，刚接触海床时单侧桩靴接触海床，竖向反力偏心最大，

4、正值弯矩迅速发展至最大值；随着插桩深度增加，桩靴完全入土，竖向反力偏心大大减小，正值弯矩迅速衰减，此时水平反力引起的负值弯矩逐渐起主导作用。截面位置越高，水平反力的影响就越大。（3）采用罚函数方式赋予桩-土接触面摩擦属性，探讨摩擦对桩-土相互作用的影响。结果表明桩靴水平反力H受摩擦的影响较大，竖向力和弯矩受摩擦条件影响较小。（4）分析了二次插桩偏心距和桩坑深度对桩靴水平反力和弯矩的影响，确定了危险作业范围。随着偏心距增大，水平反力和弯矩峰值均呈现先上升后下降的趋势。偏心距为0.5~0.75D时水平反力峰值达到最大值；偏心距为0.25~1.25D时弯矩峰值均较大。桩坑越深，最

5、大水平反力和最大弯矩都有所增加。各种工况峰值水平力和峰值弯矩以图表形式给出，为工程设计提供了依据。（5）对比分析了平底、纺锤形和桶形桩靴二次插桩过程中的反力响应和土体流动破坏机制。相对于常用的纺锤形桩靴，桶形桩靴受到的水平反力较大，弯矩大致相当。但桶形桩靴水平反力和弯矩出现峰值均在桶壁插入海床阶段，此时竖向反力较小。因此桶形桩靴在踩脚印稳定性方面具有一定优势。关键词：自升式平台；桩靴；桩坑；大变形有限元算法I自升式平台不同形状桩靴踩脚印稳定性研究Thestudyonthestabilityofdifferenttypesofspudcanspenetratingnearfo

6、otprintsduringthejackup’reinstallationAbstractThepenetrationandthepullingoutprocessofthespudcancanformafootprintwithadiameterofovertenmeters.Theplatformpenetratesneartheoldfootprint,andthespudcanmayslideintotheoldfootprint,whichleadstothepoorpositioningoftheplatformandcausesthebendingofpil

7、elegandeventheoverturningofplatform.Forthereason,alargedeformationfiniteelementmethod(coupledEuler-Lagrange)isusedtoanalyzethespudcanspenetratingintothefootprintinnormallyconsolidatedsoil,themaincontentsandconclusionsareasfollows:(1)Themechanismofhorizontalrea