大型海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有限元分析

1、16卷6期2007年12月自然災(zāi)害學(xué)報(bào)JOURNAL OF NAT URAL D IS ASTERS Vol .16,No .6Dec ,2007收稿日期:2007-06-10;修訂日期:2007-09-20作者簡(jiǎn)介:徐秀麗(1963-,副教授，碩士，主要從事橋梁結(jié)構(gòu)分析及振動(dòng)控制研 究.E 2mail :ujxuxiuliyalioo .文章編號(hào)：100424574(20070620209207大型海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有限元分析徐秀麗1，張?jiān)獕?，劉偉慶1，潘曉峰1，王仁貴2(1.南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇南京210009; 2.交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院，北 京 100010摘要:某大型海洋平臺(tái)

2、基礎(chǔ)采用平臺(tái)板+樁基礎(chǔ)組合形式，承臺(tái)面為橢圓形，臺(tái)面 尺寸為147.6m x9910m,平臺(tái)板為混凝土板和鋼梁組成的疊合梁板結(jié)構(gòu)。該工程地處世界三大 強(qiáng)潮海灣之一,所受荷載與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件均較復(fù)雜。介紹了應(yīng)用有限元對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的實(shí)施方法 及過(guò)程，采用彈性抗力法考慮了樁-土共同作用，重點(diǎn)探討了鋼梁加混凝土厚板組成的 疊合梁的有限元模擬方法。通過(guò)對(duì)比分析，提出了計(jì)算結(jié)果精度高、可操作性強(qiáng)的 疊合梁有限元模擬方案。有限元分析結(jié)果表明，該平臺(tái)鋼管混凝土樁與鋼梁均滿足 材料強(qiáng)度要求，但在施工階段，樁內(nèi)存在拉力。關(guān)鍵詞:海洋平臺(tái)基礎(chǔ);有限元法;鋼-混 凝土疊合梁;結(jié)構(gòu)分析中圖分類號(hào):U441;TU381

3、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AF 1 n ite elem en t ana lyses of 1 aige 2si ze offshoie pl a tfbf m fbunda ti onXU Xiu 2h 1,ZHANG Yuan 2zhuang 1,L IU W ei 2qing 1,P AN Xiao 2feng 1,WANG Ren 2gm2(1.College of Civil Engineeimg.Naiy mg University of Teclmol ogy.Naiying 210009,Chma;2.H ighway Planning and Design I nstiniteM ims

4、tiy of Commuiucati ons of China,Beijing 100010,ChinaAbstract:A large 2size offshore p latf 01 m with asse mbled p latfbi m slab 2p lie f oundati on has an elli p tic shape p latf or m of 147.6m x99.0m di m ensi on .The p latf oi m slab is a super posed bea m 2slab stmctuie constructed by steel bea m

5、 and conciete slab .The gulf where the p latfbi m 1 ocates is one of the three biggest tide gulfs in the woildand the geol ogical conditi on there is comp lex .The stmctiue bears comp lex 1 oad .1 n tins paper,a p r ocess of static analysis fbf this stmctuie was inti oduced by finite ele ment method

6、 .The p lie -s oil inteiacti on p r oble m was s olved by elastic 2iesistance method,and the si m ulati on of composite steel bea m 2concrete slab was mamly discussed .The analysis method p i oposed in this paper is higli 2p lecise and high 2opeiable .The finite ele meat analysis result shows that t

7、hematenal stiength de mand of CFST （concrete filled steel tubes 2p lies and steel 2beam s can be satisfiedbut theie is pull in the p lies on the st ocks .Keywords:offshore p latfbf m f oundati on;fiinte ele nient method;steel 2concrete super posed bea m;stnicune analysis1工程概況某大型海洋平臺(tái)是某跨海大橋工程的重要組成部分，通

8、過(guò)設(shè)置海中平臺(tái)結(jié)構(gòu)，一 方面可以作為大橋建設(shè)過(guò)程中施工、測(cè)量以及海上作業(yè)人員的工作基地，解決沿途 海域無(wú)可利用島嶼的困難，提高大橋施工的效率;另一方面在大橋竣工后則可成為一 個(gè)海中交通通訊服務(wù)、海事監(jiān)控、海上緊急救援基地，同時(shí)也是一個(gè)絕佳的旅游觀光平臺(tái)（圖1。海洋平臺(tái)總面積約3.9萬(wàn)m2，共分為3個(gè)部分:樁基礎(chǔ)及樁頂平臺(tái)（停車、樁頂平VII 嘛叩 IAdf3OIO圖1海洋平臺(tái)建成后效果圖Fig .1 Rendemig of the offshore p latfbi mt o be constnicted臺(tái)以上屋面以下的上部結(jié)構(gòu)（5層:餐飲、住宿、商務(wù)、屋面系統(tǒng)（網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。本工程所處建設(shè)場(chǎng)地自

9、然環(huán)境較為惡劣：（1地處世界三大強(qiáng)潮海灣之一,必須考 慮海流海浪對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;（2所在海域位置存在約16m的淤泥質(zhì)可沖刷土層，地質(zhì)條 件很差，海中平臺(tái)采用樁基十樁頂平臺(tái)的形式，樁-土相互作用顯著;（3海洋平臺(tái)所處海 灣海域遼闊,風(fēng)力大，風(fēng)期長(zhǎng)，為臺(tái)風(fēng)影響和龍卷風(fēng)出現(xiàn)多發(fā)區(qū)。在海中建造近4萬(wàn)m2的大型平臺(tái)，加之所處場(chǎng)地的自然環(huán)境復(fù)雜，極大地增加了工程的建設(shè)難度，因此 必須對(duì)此平臺(tái)進(jìn)行全面的結(jié)構(gòu)分析，以保證平臺(tái)在各荷載工況下的安全性與使用性 能。海洋平臺(tái)基礎(chǔ)部分采用平臺(tái)+樁基礎(chǔ)組合形式，其中承臺(tái)平面為橢圓形,臺(tái)面標(biāo) 高+11.8m （海平面518m，長(zhǎng)軸半徑147.6m,短軸半徑99.0m,采用樁

10、柱一體鋼管樁十 疊合梁結(jié)構(gòu)并沿平臺(tái)東西方向直樁部分設(shè)置交叉支撐，樁為直徑1.6m的打入鋼管樁 十填芯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共298根，其中直樁228根，斜樁70根;直樁、斜樁樁底標(biāo)高均 為-80m,樁頂標(biāo)高為+10.16m ,樁豎向投影長(zhǎng)度為90.16m ,基礎(chǔ)平臺(tái)平面及剖面結(jié)構(gòu) 見(jiàn)圖2-4圖2海中平臺(tái)基礎(chǔ)平面示意圖（單位:cmFig .2Plan of the offshore p latf 01 m f oundati on (Umt:c mk3250J圖3 A-A剖面示意圖Fig .3 Pi ofile in A -Ap Ian圖4 B-B剖面示意圖Fig .4 Pi ofile in B -

11、B p Ian平臺(tái)主梁與樁頂之間的連接采用可傳遞彎矩的剛節(jié)點(diǎn)，樁基礎(chǔ)施工完畢后將節(jié) 點(diǎn)以及接長(zhǎng)的鋼管吊裝焊接,并澆筑填芯混凝土。平臺(tái)梁板結(jié)構(gòu)由鋼梁加鋪預(yù)制混凝土板形成,其中平 臺(tái)梁分為3類:A類梁,B類梁，次梁，均采用Q345鋼材,具體形式見(jiàn)圖5。為增加梁板 結(jié)構(gòu)的整體性，除在鋼梁上設(shè)置一定數(shù)量的連接件，還在各預(yù)制板間預(yù)留了 7cm的板 縫澆注現(xiàn)澆板帶，最后在預(yù)制板板面澆筑8cm的整澆層（見(jiàn)圖6,預(yù)制板混凝土及現(xiàn)澆混凝土均采用C60強(qiáng)度等級(jí)。考慮到該結(jié)構(gòu)所處的特殊環(huán)境，需常年承擔(dān)波流等 動(dòng)荷載旦對(duì)鋼筋混凝土的耐久性有較高的要求,在預(yù)制板的縱橫向施加了雙向預(yù)應(yīng) 力。16012 自然災(zāi)害學(xué)報(bào) 卷圖

12、 5 主梁與次梁截面（單位:nmiFig.5Ci oss seen ons of maui bea m and secondaiy.4類梁鱷圖6疊合梁斷面（單位:mmFig.6Ci oss seed on of super posed bea m（Umt:nun2有限元分析模型2.1鋼管混凝土樁樁基礎(chǔ)采用鋼管混凝土樁形式，用梁?jiǎn)卧M。建模時(shí)，根據(jù)混凝土與鋼材的彈 性模量比值將鋼筋混凝土填芯(C30與鋼管樁換算為同種材料，鋼管樁采用Q345級(jí) 鋼，壁厚22mm,計(jì)算時(shí)取海水腐蝕后厚度17 mm?？紤]樁與土的相互作用，采用樁基靜力設(shè)計(jì)方法m值法，用水平彈簧模擬樁與土 的相互作用1。以-27.8m

13、為泥面標(biāo)高(沖刷高度，計(jì)算出的水平彈簧剛度k如表1所 ZFo表1 m值法土彈簧剛度計(jì)算Table 1 Calculati on of s oil s p ring stiffness bymvahie method標(biāo)高/m 土層厚度a/m計(jì)算寬度b p/ni抗力系數(shù)ni/(103kN - m-4 土層深度z/ni 土彈簧剛度 k/(103kN - m-1 -27.800-33.8006 2.3456421.2-39.8006 2.34512842.4-45.8006 2.345181263.6 -51.8006 2.345241684.8 -57.8006 2.3453021060-63.80

14、06 2.345362527.2 -69.8006 2.345422948.4 -75.8006 2.345483369.6 -80.0004.2 2.34552.22.2交叉支撐交叉支撐截面采用焊接工字形鋼梁，鋼材為Q345C級(jí)。根據(jù)交叉支撐的受力特 點(diǎn)，建模時(shí)用只受軸力的桁架單元模擬。2.3疊合梁根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，梁板結(jié)構(gòu)為鋼梁上加預(yù)應(yīng)力混凝土板的疊合梁形式,本工程 中鋼梁與混凝土翼板交接處設(shè)置一定數(shù)量的連接件傳遞接觸面上的作用力,如果連 接件具有絕對(duì)剛性，則二者不會(huì)發(fā)生相對(duì)滑移，可稱為完全共同作用的組合梁。由材 料力學(xué)可知，無(wú)共同作用和完全共同作用時(shí),鋼一混凝土組合梁截面的彈性抗彎剛度分

15、 別為2-5:E I=E c I c+E s I s(lEI=E I+EA 12(2 式中:EcIc,EsIs分別為混凝土翼板和鋼梁截面的抗彎剛度;E I為無(wú)共同作用時(shí)，組合 梁”的彈性抗彎剛度工為混凝土翼板截面形心軸和鋼梁截面形心軸之間距離;EA為截面組合抗拉 剛度，EA,A c,As分別為混凝土翼板和鋼梁的截面面積;E I為完全共同作用組合梁截面的彈 性抗彎剛度。6期徐秀麗等:大型海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有限元分析在建立有限元模型時(shí)，參照彈性理論為基礎(chǔ)的容許應(yīng)力設(shè)計(jì)體系6，采用如下假定:(1鋼材和混凝土兩種材料均認(rèn)為是理想彈性體;(2鋼梁與混凝土翼板之間有可靠的連接,相對(duì)滑移很小，可以忽略不計(jì)；(

16、3混凝土翼板按實(shí)體面積計(jì)算，不扣除其中受拉開(kāi)裂的部分,為了簡(jiǎn)化計(jì)算.鋼梁 托板面積忽略不計(jì);(4不考慮混凝土板中的鋼筋。如何有效模擬疊合梁是建立本有限元分模型的難題之一。本工程中鋼梁均采用 兩節(jié)點(diǎn)梁?jiǎn)卧M，以Ti m osheiiko梁理論為基礎(chǔ)，考慮梁剪切變形的影響,具有抗 拉、抗壓、抗剪、抗彎、抗扭剛度;有限元分析中板有3種單元形式:薄板單元、厚 板單元、實(shí)體單元，由于厚板單元理論考慮了橫向剪切應(yīng)力的影響，因此較薄板單元 理論更為精確。由上述板、梁的模擬方法，在模擬疊合梁截面時(shí)，給出了如下5種方案，通過(guò)對(duì)比, 從中選擇較優(yōu)方案。方案1：使用實(shí)體單元建立模型；方案2:采用梁?jiǎn)卧M工字鋼梁

17、，混凝土板用厚板單元模擬，梁?jiǎn)卧c板單元以 共用節(jié)點(diǎn)的方式連接;方案3:采用梁?jiǎn)卧M工字鋼梁;混凝土板用厚板單元模擬。 為了模擬板的真實(shí)位置，將板單元升至梁?jiǎn)卧匦囊陨?69.36mm (A類梁、 740.09mm (B類梁處，以梁?jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，板單元對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)作為從屬節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行“剛體連接”；方案4:采用梁?jiǎn)卧M工字鋼梁;混凝土板用實(shí)體單元模擬。為了模擬板的真 實(shí)位置，將實(shí)體單元升至梁?jiǎn)卧匦囊陨?99.36nmi (A類梁、470.09nun (B類梁處， 以梁?jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的板底位置的實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)作為從屬節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行，剛 體連接；方案5:采用梁?jiǎn)卧M工字鋼梁;混凝土板

18、用實(shí)體單元模擬。為了模擬板的真 實(shí)位置，將實(shí)體單元升至梁?jiǎn)卧匦囊陨?99.36nmi (A類梁、470.09nun (B類梁處， 以梁?jiǎn)卧墓?jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的板底與板頂位置的實(shí)體單元節(jié)點(diǎn)作為從屬節(jié)點(diǎn)， 進(jìn)行“剛體連接”。圖7-9給出了方案3方案5中梁?jiǎn)卧ˋ類梁與板單元或?qū)嶓w單元連接示意 圖,B類梁類同650ViJKT*pA Hr)/ LnnV圖7疊合梁模擬方案3Fig .7 Sche me 3of super posedbea mg 4 土 F扁I朱形心/650*301 (I| FVMMUK mnnA HBVft-Dvopue3 Imodelling圖8疊合梁模擬方案4Fig .8 S

19、cheme 4of super posedbea m前66寸一剛性連接一主節(jié)點(diǎn)（梁形心）65()modelling圖9疊合梁模擬方案5Fig .9 Sche me 5of super posedbeam modelliiig為了驗(yàn)證上述5種方案的可行性與有效性,本文給出如下算例進(jìn)行比較2某兩端固支疊合梁的跨度1 =6m ,混凝土板的計(jì)算寬度b e =1316nmi,混凝土板 的厚度h c =100mm ,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C 20;鋼梁采用125a工字鋼，鋼號(hào)為Q 235。 梁在跨中承擔(dān)豎向節(jié)點(diǎn)荷載100kN。按上述5種模擬方法分別對(duì)此疊合梁進(jìn)行數(shù) 值分析（M 1-M 5分別代表方案1-5,分析

20、結(jié)果見(jiàn)圖10-11。根據(jù)以上分析結(jié)果，并結(jié)合海洋平臺(tái)基礎(chǔ)的實(shí)際情況，對(duì)各模擬方案的優(yōu)勢(shì)和局限性作如下分析：(1方案1用實(shí)體單元建立模型，原理上應(yīng)為精確的分析模型，但若采用此方案建 整個(gè)海洋平臺(tái)基礎(chǔ)模型，則建模過(guò)程復(fù)雜，計(jì)算量龐大，實(shí)現(xiàn)較為困難，且工程上梁的荷 載效應(yīng)組合習(xí)慣采用內(nèi)力,如果采用全部實(shí)體單元模型，則只能得到梁應(yīng)力，無(wú)法獲得 截面內(nèi)力；(2方案2以梁?jiǎn)卧c板單元共用節(jié)點(diǎn)的方式建立模型,建模過(guò)程簡(jiǎn)單，計(jì)算量小, 但此方案未能考慮板形心對(duì)梁形心相對(duì)距離所形成的空間剛度(以下簡(jiǎn)稱“空間剛度作用”，致使計(jì) 算出的梁位移與應(yīng)力結(jié)果偏大；212 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)16卷(3方案3用梁?jiǎn)卧c板單元建立模

21、型，通過(guò)模擬板與梁的實(shí)際位置考慮空間剛 度作用，建模過(guò)程簡(jiǎn)單計(jì)算量小，但是在臺(tái)面不規(guī)則處,一些區(qū)域板單元已不符合板的尺寸比假定，故 此方案不能有效模擬形狀不規(guī)則的疊合梁臺(tái)面。對(duì)于形狀規(guī)則旦厚度較小的板面， 建議使用此方案建立模型；(4方案4用梁?jiǎn)卧c實(shí)體單元建立平臺(tái)模型，通過(guò)模擬板與梁的實(shí)際位置考慮 了板的空間剛度作用，建模過(guò)程較方案2及方案3復(fù)雜，計(jì)算量也相應(yīng)增大，但實(shí)體單 元能夠較好地模擬平臺(tái)面板不規(guī)則處區(qū)域，此方案中，鋼梁與板之間的連接較實(shí)際情 況弱(實(shí)際情況為板面中心與梁中心相連計(jì)算結(jié)果偏安全，本文采用此方案建立平臺(tái) 基礎(chǔ)模型；(5方案5與方案4類似，但鋼梁與板之間的連接較實(shí)際情況強(qiáng)，

22、計(jì)算結(jié)果略小偏 于不安全，平臺(tái)基礎(chǔ)也可采用此方案建模節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)/mm圖io梁位移比較Fig .10 Compans on of dis p lace ments of bea.k(I -O-M4I.一.,./.01000 2000 3000 4000 5000 6000節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)/mmm圖11梁底應(yīng)力比較Fig .11 Compans on of stresses at bott om of bea m2.4鋼筋混凝土板般在用實(shí)體單元模擬板時(shí)，實(shí)體單元是由面經(jīng)過(guò)拖拉、旋轉(zhuǎn)、偏移等方式生 成的,可先在原始面上生成板單元形式的網(wǎng)格，然后在生成體的同時(shí)自動(dòng)生成三維實(shí)體網(wǎng)格。網(wǎng)格劃分是 建模中較關(guān)鍵的一個(gè)

23、步驟，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響到計(jì)算的精度和速度一般應(yīng)參照以下幾點(diǎn)原則7-8(1四邊形單元精度較三角形單元精度高，三角形單元建議只用作過(guò)渡；(2單元的縱橫比不宜過(guò)大,如對(duì)于四邊形，縱橫比宜控制在14時(shí),才能獲得較好 的計(jì)算結(jié)果;(3四邊形單元內(nèi)角在90。左右，或至少在45。135。之間時(shí)，可獲得較好的 計(jì)算結(jié)果;(4在集中荷載與形狀突變或梁板相交處,網(wǎng)格應(yīng)細(xì)分。3荷載般結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載可分為5類：(1位移和約束位移和約束是用來(lái)定義模型固定的位置(零位移位置，也可以用非零位移來(lái)設(shè)定 個(gè)已知的偏移。本工程中將樁底的豎向自由度約束為零，以模擬樁支撐于大地。(2波流荷載及風(fēng)荷載本工程中，波流荷載與風(fēng)荷載需

24、要用線荷載形式加至相應(yīng)的單元上。1波流荷載對(duì)于小尺度圓形構(gòu)件(D /L 0.2,垂直于其軸線方向的單位長(zhǎng)度的波浪力f,可按 Mons on 公式計(jì)算9-10:f=0.5C d pD |u |u +0.25C m p;rD 2u (3式中:C d ,C m分別為曳力系數(shù)和慣性系數(shù);p為海水密度:D為圓形構(gòu)件直 徑;L為設(shè)計(jì)波長(zhǎng);u, u分別為水質(zhì)點(diǎn)垂直于構(gòu)件的速度和加速度。海流與波浪聯(lián)合作用時(shí),u為波浪水質(zhì)點(diǎn)的速度矢量與海流速度矢量之和在垂直 于構(gòu)件方向上的分矢量,根據(jù)海區(qū)的波浪參數(shù)選用不同的波浪理論，該平臺(tái)波浪力用 司托克斯三階波進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)不同入射方312 6期徐秀麗等:大型海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)

25、構(gòu)有限元分析214 自16卷然災(zāi)害學(xué)報(bào)向進(jìn)行搜索，以得到在以某入射方向產(chǎn)生最大合波力及相應(yīng)波峰位置。 根據(jù)計(jì)算的波浪荷載，在標(biāo)高-27. 8 m （沖刷面以上對(duì)應(yīng)梁?jiǎn)卧跃€荷載的形式施 加波流力，對(duì)應(yīng)于實(shí)際情況下波浪對(duì)樁的作用力為東西向，在模型中為+ Y向（如圖 2所示。2風(fēng)荷載作用于平臺(tái)上的風(fēng)荷載按下式計(jì)算H:F = klk2pOA2（4式 中:kl,k2分別為風(fēng)荷載體形系數(shù)及海上風(fēng)壓高度變化系數(shù)；pO為基本風(fēng)壓P0 = av ; a為風(fēng)壓系數(shù)；v, A分別為設(shè)計(jì)風(fēng)速及受風(fēng)面積。根據(jù)計(jì)算的風(fēng)荷載（東西方 向，在標(biāo)高+ 3. 7 m （海浪面以上至樁頂?shù)南鄳?yīng)單元上施加均布風(fēng)荷載112kN/mo

26、 （3恒載及使用活荷載恒載為構(gòu)件及建筑做法對(duì)應(yīng)的重量，活荷載為由功能實(shí)施過(guò) 程中產(chǎn)生的荷載。（4溫度荷載物體受溫度荷載作用時(shí)，如果不受外界約束，則物 體只發(fā)生自由變形并無(wú)內(nèi)部應(yīng)力，只有當(dāng)物體處于溫度變化狀態(tài)旦又有外界約束， 其變形受到限制時(shí)才會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，故溫度應(yīng)力是由物體所受溫度荷載作用與外 界約束共同作用的結(jié)果。本工程所施加荷載為：鋼筋混凝土面板與鋼梁體系升溫 13. 3 C,體系降溫21. 3 C。（5動(dòng)力荷載波流力、地震力等，本文只考慮（1 （4 靜荷載的作用，平臺(tái)基礎(chǔ)在其它荷載作用下的效應(yīng)另行分析。4分析結(jié)果通過(guò)對(duì) 采用前述方案4建立的海洋平臺(tái)基礎(chǔ)有限元模型進(jìn)行分析，得到平臺(tái)基礎(chǔ)在

27、恒載、 波流荷載及溫度荷載作用下的內(nèi)力（應(yīng)力，見(jiàn)表2。根據(jù)分析結(jié)果，可對(duì)平臺(tái)基礎(chǔ)做 出如下評(píng)價(jià)：表2各荷載工況下海洋平臺(tái)計(jì)算結(jié)果（方案4 Table 2 Numencal results of offshore p latfbnn under loaduig scenarios （ scheme 4 恒載 m in - 5 671. 13 - 33. 80 - 130. 36 - 917. 18 - 266. 79 - 44. 53 - 281. 98 - 456. 13 - 66. 05 -31. 17- 1. 09 - 0. 79 - 0. 14 - 2. 29 max 2 753. 13

28、 677. 92 648. 62 4 784. 54 4 983. 36 184. 29 1 220. 39 1 798. 10 269. 68 119. 88 4. 38 7. 46 9. 99 13.42 結(jié)構(gòu)部位波流 min-2 610. 71 - 526. 54 -640. 97-4 727. 79 - 3 324. 22 - 184. 29 - 1 888. 13 - 1 731. 99 -254. 20- 119.81 -4. 79 - 7. 52-1. 14-13. 13 max 282. 33 267. 70 51. 57 372. 80 613. 12 37. 93 231.

29、45 413. 10 58. 79 18. 20 2. 08 3.31 3. 48 3. 48 溫升 m m - 225. 81 - 155.52 - 27. 44 - 453. 84 - 874. 89 -37. 92 - 306. 88 - 324. 23 - 58. 79 - 19. 97-2. 14-2. 94- 1.32-5.31 max 361.64 249. 07 43. 94 726. 83 1 401. 13 60. 74 491. 46 519. 25 94. 15 31. 98 3.43 4. 71 8. 50 8.50 溫 降 min-452. 15 -428. 72

30、- 82. 58 - 597. 04 - 981. 91 - 60. 74 - 370. 66 - 661. 59 - 94.15 -29. 15-3. 33 -5.30- 1.56-5. 57 內(nèi)力 maxFx/kNFy/kNFz/kN237. 1429.65 樁 133. 56 721.98 266. 7944.53 My/(kN - mMz/(kN - inFy/kNFz/kN 305. 55 298. 06 66. 05 16. 58 1. 12 1. 05 1. 55 2. 20 梁 My/(kN mMz/(kN - m M zh / (N - nun S xx / (N - nun

31、 -2 -2 板 S yy / (N - nun 2 S pl / (N inm - 2 S pm ax / (N - nun -2:樁、注梁內(nèi)力取值基于局部坐標(biāo)系，沿桿件軸線方向?yàn)閤軸，與其垂直的其余兩軸分別為y軸、軸，M Zh為組合應(yīng)力；混凝土板應(yīng)力取值基Z 于全局坐標(biāo)系O6期徐秀麗等：大型海洋平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有限元分析215(1波流荷載對(duì)平 臺(tái)基礎(chǔ)各構(gòu)件(鋼管樁、鋼梁、混凝土板的影響是所有荷載中最大的，其次是溫 降作用，恒載和風(fēng)荷載影響相對(duì)較小。(2在波流荷載作用下，樁內(nèi)會(huì)產(chǎn)生較大的 拉力；在自重荷載與施工荷載作用下，所有樁的軸力均為壓力，但在樁基礎(chǔ)的施工 過(guò)程中，由于上部結(jié)構(gòu)尚未形成，恒載較小，需采取一定的壓樁措施來(lái)防止樁被拔出 或波流沖倒。表3平臺(tái)構(gòu)件應(yīng)力校核(3經(jīng)對(duì)平臺(tái)各構(gòu)件在規(guī)范規(guī)定的各種組 合荷載 Table 3 Check of p latfoim stresses in components of p latfoi m 作用下的應(yīng) 力進(jìn)行驗(yàn)算，鋼管混凝土樁與鋼結(jié)構(gòu)主梁均滿足材料強(qiáng)度要求，見(jiàn)表3。(4由于本 文分析中未考慮混凝土板中預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋的作用，表2中列出的混凝土板 的應(yīng)力為名義應(yīng)力,混凝土中的實(shí)際應(yīng)力需另行分析。結(jié)構(gòu)部位樁梁校核應(yīng)力 /106 Pa 72. 6 164.