[发明专利]自升式钻井船插桩对临近导管架平台桩基影响的评估方法

权利要求书

1.一种自升式钻井船插桩对临近导管架平台桩基影响的评估方法，其包括以下步骤：

1）确定导管架桩侧土层的均一等效弹性模量；

2）建立三维结构分析模型和三维弹塑性有限元CEL模型，并根据步骤1）计算结果设置模型中土体的弹性模量；

①根据环境参数、假定的导管架桩基参数、与桩径相应的土体参数，建立平台-导管架桩基-土体相互作用的三维结构分析模型；

②根据土体参数、假定的导管架桩基参数、桩靴参数，建立桩靴-土体-导管架桩基相互作用的三维弹塑性有限元CEL模型；

3）根据步骤2）中建立的三维结构分析模型和三维弹塑性有限元CEL模型，确定环境参数的角度；

4）根据步骤3）确定的环境参数角度，采用三维结构分析模型模拟与该角度对应的环境荷载效应，求解得到环境荷载效应下桩身的UC值分布、桩头力及桩头位移数据；

5）根据步骤4）得到的桩头力和桩头位移数据，计算得到桩头刚度，并根据桩头刚度设置三维弹塑性有限元CEL模型中桩头刚度，模拟钻井船的桩靴插桩入泥过程，求解得到插桩挤土效应下导管架桩基的桩身位移；

6）建立分析桩土相互作用的桩土非线性地基梁模型，根据步骤5）结果设置桩头刚度，将步骤5）中得到的桩身挤土位移以荷载形式施加到桩土非线性地基梁模型上，计算得到与此位移相对应的桩身弯矩以及剪力的桩身内力；

7）根据海洋工程中的设计规范API RP2A-WSD在MS EXCEL下编程，输入步骤6）计算得到的桩身内力，求解得到挤土效应作用下桩身的UC值分布；

8）根据步骤4）求得的环境荷载效应的桩身UC值和步骤7）求得的桩靴挤土效应的桩身UC值，求解得到环境荷载效应与挤土效应耦合作用下桩身UC值；

9）根据步骤7）中的设计规范，对步骤8）求得的耦合条件下桩身UC值进行校核；若耦合UC值＜1.0，则进行步骤10）；若耦合UC值≥1.0，则需要调整导管架桩基参数，重复步骤1）～步骤8），直至步骤8）求得的耦合UC值＜1.0为止；

10）根据步骤9）确定的导管架桩基参数，进行导管架桩基的承载力分析、起吊分析、自由站立分析、打桩分析、疲劳分析和桩腿连接分析；

11）根据步骤7）中的设计规范，对步骤10）分析结果进行校核，判断是否满足设计要求；若满足设计要求，则结束；反之，则需调整导管架桩基参数，重复步骤1）～步骤10），反复迭代直至满足要求。

2.如权利要求1所述的自升式钻井船插桩对临近导管架平台桩基影响的评估方法，其特征在于：所述步骤1）中，均一等效弹性模量确定方法如下：

①假定导管架桩基参数已知，依据与导管架桩径相对应的土体参数，建立桩土相互作用的导管架非线性地基梁模型，计算单桩桩头在水平荷载作用下的水平荷载-位移曲线；

②根据土体参数，假定土体的均一等效弹性模量，按照实际钢管桩建立一个单桩与土相互作用的三维有限元常规拉格朗日模型，通过有限元计算得到桩头的水平荷载-位移曲线；

③对比步骤①和步骤②计算的水平荷载-位移曲线结果，若二者相差超过5%，则调整土层的等效弹性模量，重复步骤②中的计算，直至二者计算结果相差小于5%为止。

3.如权利要求1或2所述的自升式钻井船插桩对临近导管架平台桩基影响的评估方法，其特征在于：所述步骤3）中，所述环境参数角度的确定方法如下：

①假定环境参数的角度，利用步骤2）中建立的SACS模型模拟环境荷载效应，求解得到平台桩基的桩头力及桩头位移、转角数据，根据求得的桩头力和桩头位移计算相应的桩头刚度；

②根据步骤①计算的桩头刚度对三维弹塑性有限元CEL模型的桩头进行赋值，通过CEL大变形分析，模拟钻井船的桩靴插桩入泥过程，求解得到插桩挤土效应下导管架桩基的桩身位移，并计算出桩身最大挤土位移的角度；

③将步骤①中桩头位移的角度与步骤②中桩身最大挤土位移的角度对比，若二者相差超过5度，则重新假定环境参数的角度，重复步骤①和步骤②中的计算，直至二者计算结果相差小于5度为止，确定最终的环境参数角度。