考虑动荷载下土的软化效应的吸力式沉箱基础极限承载力计算方法研究

吸力式沉箱基础是海洋平台结构的一种新型基础，具有施工简便、可重复使用及造价低等优点，在海洋工程中应用越来越多。由于吸力式沉箱基础在正常工作过程中经常受到风、波浪等荷载引起的动力循环荷载的作用，所以在吸力式沉箱基础的设计计算过程中需要考虑动力循环荷载对其承载力的影响。本项目通过室内模型试验研究倾斜荷载及水平荷载作用下吸力式沉箱基础的破坏性状，揭示其破坏机制，建立倾斜荷载及水平荷载作用下吸力式沉箱基础合理的承载力分析模型；通过静、动力试验研究土体的软化效应，建立固结压力、循环荷载、循环次数以及土体的不排水强度四者之间的经验关系模型；最后提出反映动荷载下土的软化效应的吸力式沉箱基础的极限承载力计算方法。研究成果可以进一步明确吸力式沉箱基础的承载机理和完善吸力式沉箱基础的极限承载力计算方法，为吸力式沉箱基础海洋平台的设计和应用推广提供理论依据，具有重要的科学意义和工程应用价值。

通过一系列的模型试验研究了砂土中吸力式沉箱基础的抗拔承载性状，着重考虑了长径比、荷载作用角度和荷载作用点对基础承载性状的影响，重点分析了倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的变形特征、承载力变化特性、最佳作用点位置以及发生机理，揭示了倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的破坏机制。根据倾斜荷载作用下吸力式沉箱基础的受力机理和破坏特征，应用极限分析法推导得到了其承载力计算方法；当荷载作用于沉箱的最佳作用点位置时，根据吸力式沉箱基础的平动特征，应用极限平衡方法推导得到了吸力式沉箱基础的最大承载力计算方法。通过一系列的动力试验研究了黏土的软化效应，重点考虑了固结压力、循环荷载和循环周数3个重要影响因素，建立了黏土的不排水强度与固结压力、循环荷载大小以及循环周数之间的经验关系模型，将此经验模型与吸力式沉箱基础承载力计算方法相结合，得到了可以考虑动荷载下地基土软化效应的吸力式沉箱基础承载力计算方法。截至本项目结题，已完成了本项目的既定研究内容和研究目标。发表、录用论文7篇（SCI待收录1篇，EI收录2篇，EI待收录3篇），SCI源期刊在审1篇；申请发明专利2项。