一种单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法

技术领域

本发明涉及桶型基础技术领域，具体涉及一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法。

背景技术

单桶多舱型桶型基础是近几年开始应用于海上风电的基础型式之一，相比较单桶型桶型基础，单桶多舱型桶型基础可以通过改变边舱与中舱的吸力实现基础倾斜度控制，单桶多舱型桶型基础吸力沉放阶段分舱板改变了沉放范围内渗流场状态，吸力沉放阶段，渗流改变了土体原有的应力状态，且随着中舱吸力的降低，中舱分舱板内壁渗流状态由向上转变为向下，使得靠近中舱内分舱板壁土体的竖向有效应力由降低改变为增加，进而导致侧摩阻由减小改变为增加。目前存在在单桶多舱型桶型基础在安装的调平过程中舱压力小于边舱时需要吸力计算不方便的问题，因此如何对桶型基础调平过程中舱压力小于边舱时的需要吸力进行计算在指导施工至关重要。

发明内容

本申请提供的一种适用于砂土中桶型基础安装需要吸力计算方法，以至少解决相关技术中对桶型基础安装的调平过程中舱压力小于边舱时需要吸力计算不方便的问题。

本申请第一方面实施例提出一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法，包括：

计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的桶壁端阻力Q

根据所述分舱板总摩阻力、桶壁摩阻力F

根据单桶多舱型桶型基础安装需要吸力，调整单桶多舱型桶型基础的分舱型式。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本发明提供了一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法，包括：计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

本申请附加的方面以及优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

本申请上述的和/或附加的方面以及优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法的流程图；

图2是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中单桶多舱型桶型基础的结构示意图；

图3是图2中单桶多舱型桶型基础的分体图；

图4是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中单桶多舱型桶型基础安装过程示意图；

图5是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中L

图6是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中L

图7是本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中计算到需要负压与实测负压对比图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

本申请提出的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法，包括：计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

请参阅图1至图3，单桶多舱型桶型基础具有桶壁、分舱板和桶顶盖，所述分舱板包括中舱分舱板和边舱分舱板，桶多舱型桶型基础共设置有七个分舱，七个分舱分别为一个中舱(7#舱)和多个边舱(1#舱至6#舱)，中舱由中舱分舱板和桶顶共同做用得到，多个边舱通过边舱分舱板分隔得到，所述单桶多舱型桶型基础结构为现有技术，在此不多赘述。

下面参考附图描述本申请实施例的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法。

实施例1

图1为本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法的流程图，如图1所述，所述方法包括：

步骤1：计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

在本公开的实施例中，所述分舱板总摩阻力包括：中舱分舱板摩阻力F

所述中舱分舱板摩阻力F

图4为本公开实施例提供的一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法中单桶多舱型桶型基础安装过程示意图，如图4所示，单桶多舱型桶型基础内具有A点、B点、C点、D点、E点、F点、G点、H点多个超孔压值测量点；具体的，点、D点分别表示分舱板贯入深度处(分舱板端部)分舱板端部内壁和分舱板外壁上的点，A点、C点分别表示分舱板的土面位置处位于分舱板内壁和分舱板外壁上的点，F点、H点分别表示桶壁贯入深度处(桶壁端部)桶壁内壁和桶壁外壁上的点，E点、G点分别表示桶壁的土面位置处位于桶壁内壁和桶壁外壁上的点，通过有限元计算得到A点-H点的超压孔值，进而计算阻力。

所述计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

A1：基于砂土浮容重γ'、单桶多舱型桶型基础入土深度h、1#舱内吸力-s

进一步的，单桶多舱型桶型基础在吸力沉放阶段，渗流改变了土体原有的应力状态，且随着中舱吸力的降低，中舱分舱板内壁渗流状态由向上转变为向下，使得靠近中舱内分舱板壁土体的竖向有效应力由降低改变为增加，进而导致侧摩阻由减小改变为增加。本实施例中的单桶多舱桶型基础是工程上常用的单桶多舱桶型基础，所述中舱外径d

考虑渗流作用下分舱板外壁摩阻力F

式中，γ'为砂土浮容重；h为单桶多舱型桶型基础入土深度；p

A2：根据所述中舱分舱板内壁摩阻力F

F

由于中舱桶径远大于中舱分舱板壁厚，因此可近似认为d

请参阅图5，L

A3：基于桶内吸力引起的在F点处的超孔压值p

进一步的，可近似认为d

式中，D为桶壁半径,D＝D

请参阅图6，令L

其中，定义舱压比η为7#舱舱压(-s

需要注意的是，图5和图6中的点为有限元计算结果，实线分别为公式(6) 和公式(7)的计算结果，两者基本吻合，L

边舱与边舱之间舱压相同，即1#舱至6#舱的舱压均相同，不发生边舱之间的渗流，因此边舱分舱板不受渗流影响，所述边舱分舱板摩阻力F

步骤2：计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的桶壁端阻力Q

在本公开实施例当中，所述分舱板端总阻力包括中舱分舱板端阻力Q

需要注意的是，所述计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的桶壁端阻力Q

计算自重沉放阶段中，单桶多舱桶型基础总的端阻力Q

Q

式中，所述第一承载力系数N

所述第二承载力系数N

式中，

所述计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的桶壁端阻力Q

F1：基于第一承载力系数N

边舱之间不受渗流影响，所述边舱分舱板端阻力Q

Q

F2：基于基于砂土浮容重γ'、第一承载力系数N

G1：吸力沉放阶段，渗流改变了中舱分舱板端部土体和桶壁端部土体的应力状态，假设中舱分舱板端部土体竖向有效应力由内侧向外侧线性变化，可以得到渗流作用下中舱分舱板端部平均上覆有效压力q

所述渗流作用下中舱分舱板端部平均上覆有效压力q

所述渗流作用土体有效容重γ'

式中，L

G2：根据渗流作用下中舱分舱板端部平均上覆有效压力q

将公式(12)公式(13)以及公式(14)得到中舱分舱板端阻力Q

式中，N

所述桶端渗流作用下桶壁端阻力Q

式中，L

F3：根据所述中舱分舱板端阻力Q

步骤3：根据单桶多舱型桶型基础安装过程匀速下沉时单桶多舱型桶型基础安装所有阻力之和与吸力提供贯入力相等，并结合所述分舱板总摩阻力、桶壁摩阻力F

在本公开实施例当中，根据单桶多舱型桶型基础安装过程匀速下沉时单桶多舱型桶型基础安装所有阻力之和与吸力提供贯入力相等，并结合所述分舱板总摩阻力、桶壁摩阻力F

Q1：单桶多舱型桶型基础安装过程匀速下沉时单桶多舱型桶型基础安装所有阻力之和与吸力提供贯入力相等，结合分舱板总摩阻力、桶壁摩阻力F

所述静力平衡方程计算式如下：

式中，W′为单桶多舱型桶型基础水下重量、η为舱压比、s

Q2：将分舱板总摩阻力、桶壁摩阻力F

进一步的，将公式(4)、公式(6)、公式(8)、公式(12)、公式(15)、公式(16)带入公式(17)中并公式(17)进行化简后得到的单桶多舱型桶型基础沉放需要吸力s

所述单桶多舱型桶型基础沉放需要吸力s

式中，

需要注意的是，使用式(18)计算d

特别的，需要对上述计算方法进行验证。基于上述建立的需要负压计算方法，对已有单桶多舱桶型基础调平沉放案例进行了需要负压计算并于实测结果进行了对比，以验证该方法的适用性。例如，计算中桶型基础直径D

步骤4：根据单桶多舱型桶型基础安装需要吸力，控制单桶多舱型桶型基础的分舱型式。

综上所述，本发明提供了一种适用于砂土中单桶多舱型桶型基础安装需要吸力计算方法，包括：计算单桶多舱型桶型基础在安装过程中的吸力沉放阶段受到的分舱板总摩阻力和桶壁摩阻力F

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。