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浅海重力式平台负压箱桶形基础的地基稳定性研究

作　者: 贾延财
导　师: 王银邦
学　校: 中国海洋大学
专　业: 港口、海岸及近海工程
关键词: 地基稳定性极限稳定状态有效应力抗剪强度数值模拟
分类号: U656.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 80次
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内容摘要

伴随着我国在渤海以及近海海洋油气田的开发利用,负压桶形基础结构为浅海软土地区海洋平台的建设提供了一条新的思路。负压桶形基础是近年来在我国正在开发的一种新型海洋平台基础,由带有裙板的重力式基础发展而来,具有片筏基础和桩基础的共同特点。重力式箱桶形基础的应用近年来也更加广泛,其中把重力式沉箱作为海洋平台的临时储油罐在我国是一种最新型的基础形式,本文结合实际工程实例,着重对浅海重力式平台油罐裙基一体式桶形基础的地基竖向承载力进行系统的研究,为今后的设计施工提供可靠的理论基础。本文基于油罐裙基一体式的桶形基础,通过对储油放油过程的模拟来确定地基的稳定性。进行了大量的物理模型试验、理论计算和数值分析,针对具体工程需求,分析了油罐裙基一体式桶形基础在交变荷载下的极限承载力,得出了不断加载的情况下的地基稳定情况及变形情况；进行了粉土的静三轴剪切试验,确定了土的内摩擦角和粘聚力；本文对交变荷载下的地基稳定性进行重点研究,对物理模型试验进行了系统的分析,应用摩尔库伦理论和极限荷载理论,对地基极限承载力进行分析计算,并分析了土体各个参数之间的相互关系。基于Mohr-Coulomb(莫尔—库伦)弹塑性极限分析理论,建立了油罐裙基一体式基础的三维数值模型,可以有效地得到桶形基础所能承受的竖向荷载。用有限元模型模拟结构的应力应变状态,由得出的P-S曲线判定地基稳定性。最后,对油罐裙基一体式桶形基础的物理模型、有限元模型及理论计算结果进行比较,并具体分析,分析某种模拟方式的缺陷和优点。在本文中,首次对油罐裙基一体式的基础结构进行具体的地基稳定性研究。建立了油罐裙基一体式基础结构对地基影响的简化模型。为实际工程操作的可行性提供了理论和试验依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 桶形基础国内外发展概况及发展动态  12-14
  1.3 论文的研究目的和主要内容  14-16
    1.3.1 研究目的  14
    1.3.2 研究内容  14
    1.3.3 课题研究技术路线  14-16
第二章现有理论概述与计算  16-27
  2.1 应力模型理论及极限平衡  16-19
    2.1.1 莫尔-库伦强度理论  16-17
    2.1.2 土的抗剪强度规律和极限平衡  17-19
      2.1.2.1 土的抗剪强度  17
      2.1.2.2 土的极限平衡条件  17-19
  2.2 软土地基承载力及地基稳定性计算  19-24
    2.2.1 地基承载力概念  19
    2.2.2 地基破坏形式  19-20
    2.2.3 极限承载力公式在软土地基中的应用  20-23
    2.2.4 各种理论的地基承载力计算结果  23-24
  2.3 软土地基的沉降  24
  2.4 土的动力特性  24-27
    2.4.1 土的动本构关系  24-25
    2.4.2 土的动强度  25
    2.4.3 土的动变形  25-27
第三章物理模型试验研究  27-52
  3.1 重力式平台设计说明  27-29
    3.1.1 重力式平台  27-28
    3.1.2 有机玻璃平台模型  28
    3.1.3 沉箱净重与浮力比较  28-29
  3.2 粉土静三轴剪切试验  29-31
    3.2.1 实验原理  29
    3.2.2 土样物理性质参数测定  29-30
    3.2.3 试验结果  30-31
  3.3 交变载荷作用下地基稳定性试验  31-52
    3.3.1 试验目的  31
    3.3.2 试验模型及试验附属装置尺寸  31-32
    3.3.3 试验采用的主要参数  32-33
    3.3.4 试验采集仪器和数据处理程序  33-35
    3.3.5 传感器布置安装  35
    3.3.6 实验数据简单分析  35-42
      3.3.6.1 斜率及压力的简单分析  35-38
      3.3.6.2 单次周期模拟试验  38-41
      3.3.6.3 多次周期性模拟试验  41-42
    3.3.7 平台地基稳定性分析  42-52
      3.3.7.1 一点的应力模型及公式  43-44
      3.3.7.2 极限稳定状态  44
      3.3.7.3 一定土质条件下地基稳定性物模分析  44-52
第四章桶形基础的有限元分析  52-59
  4.1 有限元分析  52-57
    4.1.1 模型建立  52-53
    4.1.2 土与桶基接触问题的模拟  53
    4.1.3 弹性弹塑性理论  53-54
    4.1.4 土体边界尺寸的确定  54
    4.1.5 承载力的确定方法  54
    4.1.6 模型计算结果与分析  54-57
  4.2 物理模型与有限元模型结果比较  57-59
    4.2.1 物模、数模与理论计算比较  57-58
    4.2.2 影响物模与数模差距的因素  58-59
第五章结论和展望  59-63
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-63
参考文献  63-66
致谢  66-67
个人简历  67
发表论文和科研情况说明  67
  发表的论文  67
  参与的科研项目  67

浅海重力式平台负压箱桶形基础的地基稳定性研究

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