一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法技术

本发明专利技术公开了一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，首先根据海床地质条件参数、钢圆筒条件参数建立钢圆筒仿真分析模型，建立海床地质条件参数、钢圆筒条件参数与极限荷载间的函数关系；然后采集波浪循环荷载作用下钢圆筒周期性位移对海床土体产生的动态应力数据，通过室内试验得到同等动态应力水平下海床土体弱化范围及弱化强度的试验数据，建立其与波浪循环荷载的相关函数；然后根据海床土体弱化范围及弱化强度试验数据，计算出对应的弱化后海床土体的承载力，并反演计算出等效的海床地质条件参数，再计算出与之对应的极限荷载衰减系数；最后结合极限荷载衰减系数和所得函数关系，即可获得考虑了波浪循环荷载作用下钢圆筒极限荷载的预测模型。极限荷载的预测模型。极限荷载的预测模型。

【技术实现步骤摘要】
一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法


[0001]本专利技术属于深水钢圆筒在位稳定性设计领域，具体涉及一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法。

技术介绍

[0002]插入式圆筒结构作为一种新型的海工结构，具有造价低、工期短、稳定性强等优点，被广泛应用于人工岛建设的工程实践中。大量的工程经验和研究表明：插入式钢圆筒结构的工作机理复杂，不能单纯的当作重力式考虑，其稳定性受海床、波浪和内部填料等因素影响显著。
[0003]在以往的国内外工程实践中，为防止钢圆筒出现失稳，只能借助于现场试验和相似工程经验，进行钢圆筒抗失稳设计。然而钢圆筒施工过程中，钢圆筒施工场地的水文条件处于不断的变化之中，波浪循环荷载下海床地基的抗失稳能力也在不断变化，而前期设计很难准确评估这些变化对钢圆筒稳定性的影响，导致钢圆筒可能出现潜在的失稳风险。

技术实现思路

[0004]一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据海床地质条件参数、钢圆筒条件参数利用有限元分析软件建立钢圆筒仿真分析模型；步骤2：利用仿真分析模型，分析不同海床地质条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据海床地质条件参数、钢圆筒条件参数利用有限元分析软件建立钢圆筒仿真分析模型；步骤2：利用仿真分析模型，分析不同海床地质条件参数、钢圆筒条件参数下对应的钢圆筒失稳时的极限荷载，建立海床地质条件参数、钢圆筒条件参数与极限荷载间的函数关系；步骤3：采集不同波浪循环荷载作用下，钢圆筒周期性位移对海床土体产生的动态应力的大小及动态应力分布区域数据，然后采用静态三轴剪切试验和动态三轴剪切试验，得到同等动态应力大小及动态应力分布下海床土体弱化范围A及弱化强度η的试验数据，然后建立海床土体弱化范围A及弱化强度η与波浪循环荷载的函数关系；步骤4：根据步骤3中得到的海床土体弱化范围A及弱化强度η试验数据，运用室内模型试验方法，计算出对应的弱化后海床土体的承载力，再计算出弱化后等效的海床地质条件参数；然后结合步骤2已建立的海床地质条件参数、钢圆筒条件参数与极限荷载间的函数关系，计算出与弱化后等效的海床地质条件参数对应的极限荷载大小，再计算出极限荷载衰减系数ε，然后建立极限荷载衰减系数ε与海床土体弱化范围A及弱化强度η的函数关系；步骤5：将步骤2至步骤4所得函数相结合，获得结合了波浪循环荷载作用下钢圆筒失稳极限荷载的预测模型。2.根据权利要求1所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于：海床地质条件参数包括：土体重度、土体粘聚力和土体内摩擦角。3.根据权利要求1所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于：钢圆筒条件参数具体包括：钢圆筒外径、钢圆筒壁厚、钢圆筒高度、钢圆筒埋设深度和钢圆筒内部填料类型。4.根据权利要求1所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于：波浪循环荷载包括以下参数：水深、波浪波长、不同波浪力。5.根据权利要求1所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：S2.1：在仿真分析模型中改变海床地质条件参数、钢圆筒条件参数中的单个参数x1的数值，然后计算给定荷载作用高度H下对应的极限荷载大小P的变化，并进行数据相关性分析，获得在给定荷载作用高度下对应的代表该单个参数x1影响程度的无量纲化影响系数β1；S2.2：重复步骤S2.1，获得给定荷载作用高度H下代表海床地质条件参数、钢圆筒条件参数中剩余参数(x2，x3，x4，x5……
)影响程度的无量纲化影响系数(β2，β3，β4，β5……
)；S2.3：根据步骤S2.1和S2.2的结果，建立基于各个参数(x1，x2，x3，x4，x5……
)预测极限荷载大小P的函数关系式：P~ f(H，β1，β2，β3，β4，β5……
)。6.根据权利要求1所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于：步骤3中，依据钢圆筒周期性位移对海床土体产生的动态应力的大小及动态应力分布区域数据，对工程区域地基土体进行原位取土，将原状土样运至实验室后分别进行静态三轴剪切和动态三轴剪切试验，通过静态三轴剪切试验，获得土样的静态抗剪强度，通过动态三轴剪切试验，获得土样的动态抗剪强度，将动态抗剪强度与静抗剪强度相除，得取土点位土样的弱化强度η。7.根据权利要求6所述的深水薄壁钢圆筒稳定性预测方法，其特征在于：步骤3中，原位
取土采用薄壁取土器，每个取土点位至少取两个邻近原状土样，一个原状土样用于土体静态三轴剪切试验，另一个原状...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文彬，李树奇，寇晓强，陈智军，王雪奎，刘和文，
申请(专利权)人：中交第一航务工程局有限公司天津港湾工程质量检测中心有限公司，
类型：发明
国别省市：