【摘 要】
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因陆地与近海油气资源减少,未来将更多地开采深海油气资源。为此,亟需开发适用于浮式采油平台的新型系泊系统。鱼雷锚靠重力贯入,安装成本低,非常适于深海环境使用。关于鱼雷锚的安装与工作特性,近年来,国内外学者开展了大量的研究,取得了一定的成果。鱼雷锚在正常工作下,不仅承受静荷载,还受到潮汐、波浪引起的动荷载。本文通过小变形数值计算,对T-98型鱼雷锚在静荷载和循环荷载作用下的承载力特性进行具体分析计算,
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因陆地与近海油气资源减少,未来将更多地开采深海油气资源。为此,亟需开发适用于浮式采油平台的新型系泊系统。鱼雷锚靠重力贯入,安装成本低,非常适于深海环境使用。关于鱼雷锚的安装与工作特性,近年来,国内外学者开展了大量的研究,取得了一定的成果。鱼雷锚在正常工作下,不仅承受静荷载,还受到潮汐、波浪引起的动荷载。本文通过小变形数值计算,对T-98型鱼雷锚在静荷载和循环荷载作用下的承载力特性进行具体分析计算,探讨了影响承载力的多种因素及其规律,主要工作包括以下几个方面:(1)采用ABAQUS软件,建立了 T-98型鱼雷锚在不同类型土中的三维数值计算模型,计算了抗拔承载力,并将计算结果与API方法以及其他学者的试验结果进行了对比,验证了所建立模型的正确性。(2)在静荷载作用下,研究了黏土中鱼雷锚的承载力特性以及破坏模式。首先,分析了拉拔角度、土体性质、埋深、长径比等因素对鱼雷锚抗拔承载力的影响规律,结果表明:当拉拔角度α=90°时,承载力最小,随α的减小承载力逐渐增大,在α=30°~45°时达到最大值,当拉拔角度再继续减小时,承载力反而降低;土体强度或埋置深度显著影响鱼雷锚的承载力;在其它条件相同下,四锚翼鱼雷锚较无锚翼鱼雷锚承载力在不同方向拉拔时均有明显提高;对于无锚翼鱼雷锚,当埋深和土体强度一定时,鱼雷锚的长径比越高,承载力越大。接着,以计算结果与其它学者的试验数据为基础,建立了具有一定代表性的鱼雷锚承载力的V-H包络线,并且对数值计算的结果多元回归分析,建立了 T-98型鱼雷锚在黏性土海床中任意方向的抗拔承载力计算公式。最后,分析了鱼雷锚在不同拉拔角度下的破坏模式:水平荷载时,其破坏机制为绕着锚身某点发生旋转而失稳;在竖直荷载时,其破坏机制为竖向剪切破坏;倾斜荷载时,其破坏机制为前两者的耦合。(3)在循环荷载作用下,主要探讨了循环荷载参数、土体应变软化参数对鱼雷锚承载力的影响规律。平均荷载FM、荷载幅值FA、循环次数N较小时,鱼雷锚在施加循环荷载过程中位移累积较小,随着平均荷载FM、荷载幅值FA、循环次数N增大,周围土体应变软化逐渐明显,位移累积增大,承载力逐渐减小,直至破坏。土体灵敏度St较小时,位移累积较小,随着土体灵敏度St的增大,周围土体的应变软化逐渐明显,位移累积增大,直至破坏;土体延性ξ95较大时,位移累积较小,随着土体延性ξ95减小,周围土体的应变软化逐渐明显,位移累积增大,承载力逐渐减小,直至破坏。
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