【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法。
技术介绍
1、桶式基础是底部敞开、顶部封闭的新型水工结构，可通过抽水形成桶内外压力差，进而克服阻力实现下沉，特别适合于软黏土海床，具有在水上施工下沉不需要大型设备、水上作业时间短、施工无噪音等优点，在海洋工程和水运工程中均有应用。桶式基础通常采用上筒小、下桶大的变截面结构形式，典型的变截面桶式基础(见图1和图2)，包括下桶1、下桶顶盖2、设在下桶1内的隔板10和固定在下桶顶盖2上的上筒3；下桶1入土以保证基础的承载力和稳定性，上筒3出水，以满足结构的使用要求。这种变截面的结构形式可以节省材料，并减轻基础自重。变截面桶式基础在安装定位时一般采用气浮定位工艺，桶式基础通过半潜驳运输至安装位置附近后，半潜驳带着桶式基础整体下潜，直至桶式基础起浮，该阶段保持下桶顶盖上的排气阀和排水阀关闭；当桶式基础浮运至安装位置后排气下沉。该气浮定位工艺充分利用了桶式基础的结构特点，不需要大型起重船，仅需要半潜驳参与。
2、桶式基础的浮运和定位的关键在基础浮游稳定性评估，在桶式基础的顶部淹没前的浮游稳定性评估已有成熟的研究和相关规范可供参考，通过计算确定不同干舷高度下桶式基础的定倾高度，从而评估基础的浮游稳定性。随着桶式基础应用环境的水深不断增大，必然会出现桶式基础的高度小于水深，即桶式基础的顶部淹没后，桶式基础的下端仍未触泥，基础处于浮游的状态。既有的桶式基础防波堤的施工经验表明，对变截面桶式基础的结构形式，当下桶接近没水时，桶式基础呈现整体发生倾覆的趋势，定义桶式基础
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，它能评估浮箱的布置是否满足桶式基础在跨临界面状态下的稳定性要求，为浮箱助浮的变截面桶式基础在水深大于桶式基础的高度的环境下的应用提供了理论依据。
2、本专利技术的目的是这样实现的：一种浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，针对的变截面桶式基础包括具有下桶顶盖且下端敞开的下桶和固定在下桶顶盖上的上筒；所述下桶内通过设置隔板被分隔成多个舱室；在所述下桶顶盖上安装两个一一对应地位于上筒两侧的浮箱；
3、本专利技术的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，包括以下步骤：
4、步骤一，采集桶式基础的基本尺寸参数，并假设浮箱的平面尺寸、两个浮箱的布置位置及浮箱的高度满足不被外水面淹没；
5、步骤二，建立桶式基础的三维几何模型；
6、步骤三，通过桶式基础的三维几何模型，计算桶式基础在跨临界面状态下的固有结构特性参数；桶式基础跨临界面状态包括桶式基础初始淹没状态和桶式基础完全淹没状态；桶式基础初始淹没状态是指在下桶淹没后，在微小转动下，下桶的顶部一侧没有被外水面淹没的情况；桶式基础完全淹没状态是指在下桶淹没后，在微小转动下，下桶的顶部两侧均被外水面淹没的情况；
7、步骤四，根据桶式基础的固有结构特性参数计算当前浮箱的桶式基础在跨临界面状态下的初稳性高度，即计算桶式基础在初始淹没状态下的初稳性高度和桶式基础在完全淹没状态下的初稳性高度；
8、步骤五，根据桶式基础在初始淹没状态下的初稳性高度判断桶式基础在初始淹没状态下是否满足稳定性要求，并根据桶式基础在完全淹没状态下的初稳性高度判断桶式基础在完全淹没状态下是否满足稳定性要求；若桶式基础在初始淹没状态下的初稳性高度和桶式基础在完全淹没状态下的初稳性高度不满足要求，则要调整桶式基础的设计尺寸，并相应修改桶式基础的三维几何模型；
9、步骤六，重复步骤三至步骤五，直到桶式基础在初始淹没状态下的初稳性高度满足稳定性要求，并且桶式基础在完全淹没状态下的初稳性高度也满足稳定性要求，进而得到满足桶式基础在跨临界面状态下稳定性要求的桶式基础的最佳设计尺寸。
10、上述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其中，进行步骤一时，所述桶式基础的基本尺寸参数包括下桶的长度、下桶的宽度、上筒的长度和浮箱的长度。
11、上述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其中，进行步骤三时，所述桶式基础在跨临界面状态下的固有结构特性参数包括下桶的水平截面惯性矩、上筒的水平截面惯性矩、下桶各舱室的水平截面惯性矩、浮箱相对桶式基础中轴的水平截面惯性矩、桶式基础的排水体积和桶式基础的重心高度。
12、上述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其中，进行步骤五时，所述桶式基础的设计尺寸包括上筒的高度、上筒的宽度、下桶的高度、下桶的平面尺寸、单个浮箱的尺寸及两个浮箱的布置位置。
13、本专利技术的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法具有以下特点：通过对采用浮箱助浮的变截面桶式基础在跨临界面状态下的稳定机理和稳定性计算方法进行研究，能评估浮箱的布置是否满足桶式基础在跨临界面状态下的稳定性要求，弥补了采用浮箱助浮的变截面桶式基础跨临界面浮游稳定性的研究空白，能够优化浮箱增稳的变截面桶式基础的设计方案，并可用于指导采用浮箱增稳的桶式基础在水深大于桶式基础的高度环境下的气浮定位工艺，进而推动该类新型基础形式和工艺的应用。
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1.一种浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，针对的变截面桶式基础包括具有下桶顶盖且下端敞开的下桶和固定在下桶顶盖上的上筒；所述下桶内通过设置隔板被分隔成多个舱室；在所述下桶顶盖上安装两个一一对应地位于上筒两侧的浮箱；其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其特征在于，进行步骤一时，所述桶式基础的基本尺寸参数包括下桶的长度、下桶的宽度、上筒的长度和浮箱的长度。
3.根据权利要求1所述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其特征在于，进行步骤三时，所述桶式基础在跨临界面状态下的固有结构特性参数包括下桶的水平截面惯性矩、上筒的水平截面惯性矩、下桶各舱室的水平截面惯性矩、浮箱相对桶式基础中轴的水平截面惯性矩、桶式基础的排水体积和桶式基础的重心高度。
4.根据权利要求1所述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其特征在于，进行步骤五时，所述桶式基础的设计尺寸包括上筒的高度、上筒的宽度、下桶的高度、下桶的平面尺寸、单个浮箱的尺寸及两个浮箱的布
...【技术特征摘要】
1.一种浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，针对的变截面桶式基础包括具有下桶顶盖且下端敞开的下桶和固定在下桶顶盖上的上筒；所述下桶内通过设置隔板被分隔成多个舱室；在所述下桶顶盖上安装两个一一对应地位于上筒两侧的浮箱；其特征在于，所述分析方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的浮箱增稳的变截面桶式基础跨临界面稳定性的分析方法，其特征在于，进行步骤一时，所述桶式基础的基本尺寸参数包括下桶的长度、下桶的宽度、上筒的长度和浮箱的长度。
3.根据权利要求1所述的浮箱...
【专利技术属性】
技术研发人员：李森，邱松，苗艳遂，傅一帆，富坤，徐明贤，王炜霞，邵亮，朱卉，黄存东，方江进，
申请(专利权)人：中交第三航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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