本發(fā)明屬于海洋工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于海洋平臺桶形基礎(chǔ)水平方向承載力的計算方法。

背景技術(shù)：

全球海洋面積越占地球總表面積的71％，是一個豐富并且還未得到充分開放的寶庫，涵蓋著數(shù)不盡的能源資源。在陸地油氣資源日益緊張的今天，海洋油氣資源無疑成為了人們的希望。我國海洋石油資源相當(dāng)豐富，僅南海海洋油氣儲量初步勘探為230億至300億噸，因此開發(fā)南海的海洋石油對促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要的意義。

對于海洋新能源的開發(fā)主要以海洋平臺作為基礎(chǔ)建筑。深海油氣開發(fā)的平臺主要的形式之一為張力腿平臺，桶形基礎(chǔ)以其經(jīng)濟(jì)性和施工難度低等優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于此類海洋平臺。

由于海洋環(huán)境惡劣，海洋平臺在實際工程中，將承受風(fēng)載荷、波浪載荷等眾多環(huán)境載荷。而且海底土質(zhì)疏松，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，桶形基礎(chǔ)時常會面臨遭受破壞的風(fēng)險。

桶形基礎(chǔ)在海底土質(zhì)環(huán)境內(nèi)，與周圍土壤相互作用，以滿足上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。其承載能力的影響因素，除去其自身結(jié)構(gòu)和大小外，還與海底土質(zhì)環(huán)境緊密相關(guān)。如何計算桶形基礎(chǔ)的承載能力，目前國內(nèi)外缺乏簡單有效的計算方法。為了解決桶形基礎(chǔ)水平方向承載力的數(shù)值計算，預(yù)估桶形基礎(chǔ)的承載能力，做出本次發(fā)明。本聲明針對桶形基礎(chǔ)與周圍土質(zhì)環(huán)境的相互作用，提出了其水平極限承載力的計算公式，簡化了桶形基礎(chǔ)水平承載力的計算過程。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種快速簡便的桶形基礎(chǔ)水平承載力計算方法，該方法通過對地基土質(zhì)參數(shù)對桶形基礎(chǔ)水平承載力的影響，建立了標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)和地基極限承載力的關(guān)系。提出一個簡單有效的水平極限承載力計算公式。

一種桶形基礎(chǔ)水平承載力的計算方法，針對單樁，包括如下步驟：

步驟1：使用標(biāo)準(zhǔn)貫入儀測定桶形基礎(chǔ)周圍所處土質(zhì)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)N_C；

步驟2：拾取桶形基礎(chǔ)周圍土質(zhì)樣品，測定土的有效容重γ；

步驟3：拾取桶形基礎(chǔ)周圍土質(zhì)樣品，進(jìn)行剪切試驗，得到土樣的剪應(yīng)力和壓應(yīng)力線性關(guān)系；并推算土樣的粘聚力c和內(nèi)摩擦角φ；

步驟4：測定桶形基礎(chǔ)的尺寸參數(shù)，包括直徑L和入土深度D；

步驟5：計算桶形基礎(chǔ)水平承載力H_U＝γN_C^-1.1cφLD^0.6。

本發(fā)明的突出優(yōu)點是：

1、本發(fā)明的桶形基礎(chǔ)水平承載力計算公式是以標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊次數(shù)和土的剪切強度作為參數(shù)，參數(shù)確定方法簡單可靠。

2、本發(fā)明提出的計算公式計算精度能夠滿足工程要求，簡化后的計算方法便于工程應(yīng)用。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)行詳細(xì)描述。

實施例：本實施例具體涉及一種樁基水平承載力的簡化計算方法，該計算方法通過對桶形基礎(chǔ)周圍土壤的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)和土的剪切強度的測定，進(jìn)行水平承載力的計算。實施例包含一桶形基礎(chǔ)模型。

該簡化計算方法具體包括如下步驟：

(1)首先通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗測得桶形基礎(chǔ)周圍土質(zhì)環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊次數(shù)，按照前后左右各測一組，取平均值。其操作流程是用63.5kg的錘，自76cm的高度自由落下，將長度51cm、外徑5.1cm、內(nèi)徑3.49cm的對標(biāo)準(zhǔn)貫入器擊入土中30cm，記錄所需的錘擊數(shù)。

表1標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)

工程中并沒有對土質(zhì)材料有一個詳細(xì)的量化指標(biāo)，一般都只是限定一個取值范圍。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗是一種從宏觀上，透過數(shù)字表現(xiàn)土性指標(biāo)的一種簡便方法。

(2)測定土樣的有效重度，實施例中土的有效重度取值1950kg/m²

(3)測定土樣的剪切強度，用庫倫公式：

τ＝c+σtanφ

表2剪切強度

得到實施例中土的粘聚力c＝2.627kPa，土的內(nèi)摩擦角φ＝25.6o

(4)測定桶形模型的直徑和入土深度：實施例中單桶模型直徑0.22m，入土深度0.44m。

最后計算單桶模型的水平承載力

H_U＝1950*13.75^-1.1*6.627*25.12*0.44*0.22^0.6＝3222N

對于實施例公式計算中的單桶模型進(jìn)行試驗研究：得到水平承載力有限元數(shù)值為2950N。

需要說明的是，單桶模型水平承載力的最終計算值與有限元模擬值基本相近，但是其計算方法得以簡化，避免了繁瑣的步驟。