1 海洋平台有限元建模 我们采用大型通用有限元软件ANSYS进行海洋平台的建模及力学分析。建模时，主要采用PIPE16单元、PIPE59单元、COMBIN39单元、BEAM4单元以及SHELL63单元。 PIPE59单元是ANSYS程序中专门用于模拟浸没在水中的杆件结构的单元，应用PIPE59单元可以很好地模拟海洋波浪、海流对海水中杆件的作用力。因此，采用PIPE59单元模拟海洋平台在水中部分的桩柱。对于水面以上、泥面以下桩柱采用PIPE16单元模拟。平台钢板采用SHELL63单元模拟，槽钢采用BEAM4单元模拟。 平台上部设备按质量换算成集中力施加在平台顶面上。 埋 入 土 壤 的桩 柱 部 分所 受 土 壤 非 线 性 作 用力通过 非 线 性 弹 簧 单元COMBIN39模拟。具体应用时，首先根据地质资料计算桩土的侧向荷载-位移传递曲线(p-y曲线)、轴向荷载-位移传递曲线(t-z曲线)以及桩端荷载-位移传递曲线(q-z曲线)，然后将荷载-位移传递曲线离散建立非线性弹簧单元实常数。设置x、y方向的非线性弹簧单元，按p-y曲线确定单元实常数，以便模拟桩柱的横向承载变形；设置z向非线性弹簧单元，按t-z曲线确定单元实常数，以便模拟桩身的竖向承载变形；桩端设置z向非线性弹簧，按q-z曲线确定单元实常数，以便模拟桩端土壤的支撑力；设置z向转动弹簧，按t-z曲线转化的θ-z曲线确定单元实常数，以便模拟土对桩身的转动摩擦力。模拟q-z曲线的非线性弹簧单元单向受压，其余弹簧均为拉压双向单元。 图 3-3a 平台有限元模型图(主视图) 桩基承载能力分析 1 桩的轴向承载能力分析 受压桩的轴向承载力，主要取决于桩本身的材料强度或桩周围土壤对桩的支持能力。对于摩擦桩，它的承载能力通常由后者决定。 打入土壤中的桩，在不出现过份变形和应力条件下，所能安全承受的桩顶轴向载荷，一般认为由桩身表面摩擦阻力和桩端支撑力共同承担。根据静力平衡条件，可写成如下的表达式： TspQQQ (4-1) 式中： QT——桩顶载荷； Qs——桩身摩阻力； Qp——桩端阻力。 当Qs和Qs皆达最大值时，QT称为桩的极限承载能力。Qs可由下式决定： sssQfA (4-2) 式中： fs——土层中单位桩身极限摩阻力，kN/m2； As——按土层分段的桩身面积，m2。 Qp可由下式计算： pppQqA (4-3) 式中： qp——桩端单位面积极限阻力，kN/m2； Ap——桩端横截面积，m2。 1 .1 砂性土的侧摩阻及端部阻力 对于打入砂性地基的桩，其桩身侧摩阻力fs和qp的一般表达式为： 0 tansfKP...
