吸力錨的巖土工程設(shè)計與安裝指南II目??次目次 I前言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語、縮略語和符號 1術(shù)語 1縮略詞 2符號 3總則 8巖土設(shè)計 8概述 8失效機制 9設(shè)計準則 9分析計算模型 11分析計算的參數(shù)及需要考慮的因素 13基于概率的設(shè)計 19安裝設(shè)計 196.1概述 20吊裝分析 20裝船固定分析 23貫入分析 23回收分析和移除分析 25海上安裝 267.1概述 26安裝條件 26安裝前準備 27安裝作業(yè) 27附錄A（資料性）極限狀態(tài)和破壞后果等級 30附錄B（資料性）吸力錨極限平衡狀態(tài)模型指導說明 32附錄C（資料性）吸力錨在自重作用下貫入時錨側(cè)土體抗剪強度計算指導說明 34附錄D（資料性）吊裝分析、索具設(shè)計和裝船固定計算方法 35參考文獻 49PAGEPAGE1吸力錨的巖土工程設(shè)計與安裝指南范圍本文件提供了吸力錨的巖土設(shè)計、安裝設(shè)計和安裝過程建議。本文件適用于正常固結(jié)黏土中，張緊式、半張緊式和懸鏈線式系泊系統(tǒng)的臨時性或永久性吸力錨。用于水下結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的吸力樁可參考使用。規(guī)范性引用文件GB∕T14090—2020海上油氣開發(fā)工程術(shù)語APIRP2A（Recommendedpracticeforplanning,designingandconstructingfixedoffshoreplatforms）DNVNo.30.6海洋結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)可靠性分析（StructureReliabilityAnalysisofMarineStructures）DNVGL-OS-C101海上鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（Designofoffshoresteelstructures,general）DNVGL-OS-E301單點系泊（PositionMooring）DNVGL-RP-F107管道防護風險評估（Riskassessmentofpipelineprotection）DNVGL-RP-E302（Designandinstallationofplateanchorsinclay）DNV-OS-H205（VMO2-5部分）LiftingOperations（VMOStandardPart2-5）DNVGL-RP-N103（Modellingandanalysisofmarineoperations）術(shù)語、縮略語和符號下列術(shù)語和定義、縮略語和符號適用于本文件。3.1.1吸力錨/樁suctionanchor/pile利用抽吸方法形成的負壓壓入海底土壤中，作為錨泊固定點或結(jié)構(gòu)物固定基礎(chǔ)的封頂空心圓柱結(jié)構(gòu)。注：用于船舶或浮式平臺的系泊系統(tǒng)，主要承受水平力及斜向上或垂直向上的拉力，一般稱作吸力錨；用于固定平臺及水下生產(chǎn)系統(tǒng)等基礎(chǔ)，主要承受垂向力及水平力，一般稱作吸力樁。本文件通稱為吸力錨。[來源：GB∕T14090—2020，4.1.9，有修改]3.1.2自重貫入self-weightpenetrationPAGE10PAGE10吸力錨下放至海床后，依靠自身重力貫入到泥面以下一定深度的過程。3.1.3負壓貫入underpressurepenetration通過抽取吸力錨內(nèi)的水、氣，在錨內(nèi)外形成壓差，迫使吸力錨貫入到設(shè)計深度的過程。3.1.4重構(gòu)效應set-up注：黏土中，重構(gòu)效應一般通過估算黏性系數(shù)隨時間的變化來處理，主要影響吸力錨的垂向承載力，對水平承載力的影響相對較小。3.1.5erngcpctycorc根據(jù)形狀、方向和嵌入深度的影響而對承載力進行修正的系數(shù)。3.1.6錨抗力anchorresistance錨能承受的各種承載力的組合,即錨抵抗作用效應的能力。3.1.7最優(yōu)系泊點Optimalloadattachmentpoint錨端部中心線的傾覆力矩為零所對應的系泊點的深度。注：為了優(yōu)化設(shè)計，對于給定幾何形狀的吸力錨，有必要確定能提供最高錨抗力時系泊點的位置，即最優(yōu)系泊點。當失效模式是無旋轉(zhuǎn)的平移模式時，通常會獲得最大錨抗力。3.1.8系泊點padeye吸力錨側(cè)壁上用于連接系泊鏈的吊耳。3.1.9土塞SoilPlug吸力錨沉貫過程中內(nèi)部泥面隆起現(xiàn)象。3.1.10抗剪強度shearstrength土體在剪切面上所能承受的極限或允許剪應力，即土體抵抗剪切破壞的極限強度。注：依據(jù)實際載荷情況，抗剪強度可以是靜態(tài)的或循環(huán)的。3.2縮略詞ALS意外損傷極限狀態(tài)accidentaldamagelimitstateCC失效后果等級failureconsequenceclassCC1不嚴重的失效后果failureconsequencesnotseriousCC2很嚴重的失效后果failureconsequencesmaywellbeseriousDSS直接剪切directsimpleshearULS極限狀態(tài)ultimatelimitstateUU不固結(jié)不排水unconsolidatedundrainedDAF動態(tài)放大因子dynamicamplificationfactor符號下列巖土設(shè)計縮略語和符號適用于本文件。α 抗剪強度系數(shù)t p D ins s n 負壓作用內(nèi)表面的俯視投影e l （）p 和間的比率和間的比率t D錨直徑或錨外徑e 優(yōu)吊位情下抗特值折系數(shù)t 斜況，抗特值折系數(shù)n 征均泊張力項數(shù)或荷數(shù)）n 征態(tài)泊張力的項數(shù)或荷數(shù)）m 抗特值的項數(shù)或料數(shù)）’ T 1 H 錨的貫入深度（安裝深度）S e 被土力產(chǎn)的平反力e 剪力產(chǎn)的向力被側(cè)）e 主土力產(chǎn)的平反力e 剪力產(chǎn)的向力主側(cè)）e 水向切而生水向力e 垂剪而生垂反力e （）e （）p 主土力產(chǎn)的平反（用錨部）p 垂剪力產(chǎn)的向力作于深）p 水向切而生水向力作于底）p 垂正力改而生垂反（用錨）p k 不排水抗剪強度的梯度κ 在l 錨的壤作力得傾力矩由于吊耳水平度的變化導致的力矩變化c 的載系數(shù)v OCR超固結(jié)比0有效上覆土壓力0Qside 沿錨側(cè)壁的阻力Qtip 錨的端部阻力Qtot 總貫入阻力Qtot（t=tr）回收時刻tr全部的土壤阻力p 化耳度zp的抗力e 泥處吊間錨力C 抗特值d zp錨上土壤總反作用力的水平向和垂向分量，對應的最大值分別為v

xr 粗糙度系數(shù)t SuDSS 直接簡化剪切強度（建議改為“單剪不排水抗剪強度”）SuAVSutip

錨端部三軸壓縮和三軸拉伸不排水抗剪強度的平均值u 貫入深度內(nèi)的平均單剪不排水抗剪強度錨端部處的平均不排水抗剪強度su,C，su,E和su,D的平均值的2/30 suD v C E l ur e a 均應力D 均應水y 環(huán)應力D 環(huán)應水y 環(huán)剪度循環(huán)單剪抗剪強度循環(huán)三軸壓縮抗剪強度循環(huán)三軸拉伸抗剪強度C n n d n n e p zpP y 0 a l ’ p z 端部貫入深度D 著泥點p 最佳吊耳深度的絕對深度偏差t 傾而致吊深變’ 壤效度下列安裝設(shè)計縮略語和符號適用于本文件。act 吊臂頂?shù)奶卣鲉雾椃荡瓜蚣铀俣華 橫截面積A33 附加質(zhì)量A33s 對應未開孔附加質(zhì)量A33i 靜水面到波峰或波谷Aij 吸力錨因j方向運動引起的i方向的附加質(zhì)量AP 吸力錨運動或流向的法向投影面積APi i方向投影面積As 入水抨擊投影面積Aw 水線面面積Bij 興波阻尼系數(shù)ACij 附加質(zhì)量系數(shù)AACV 附加質(zhì)量系數(shù)A的比率CD 振蕩流中的曳力系數(shù)CDSi i方向拖曳力系數(shù)Ce 出水力系數(shù)的比率Cs 抨擊力系數(shù)t d 吸力錨浸沒部分重心至水面的距離dA∞dh 浸沒部分附加質(zhì)量的變化率D 錨直徑DAFconv 轉(zhuǎn)化后的動態(tài)響應因子g 重力加速度? 軸向（或豎向）剪切力?a 拉或壓應力?b 彎曲應力?COG 重心偏移系數(shù)?DAF 動態(tài)放大系數(shù)?SKL 偏心載荷系數(shù)?u 焊縫公稱最低極限抗拉強度?WCF 重量系數(shù)?z 軸向拉力或軸向壓力FB（t） 吸力錨承受浮力Fc 吸力錨承受的拖曳力Fd 拖曳阻力FD 特征拖曳阻力FDi 粘性激勵力FDHL 動態(tài)鉤頭載荷FDSL 動態(tài)索具載荷Fhyd 吸力錨特征水動力FL 縱向慣性力Fm 水動力質(zhì)量力FM 特征質(zhì)量力Fρ 浮力改變量Fs 入水沖擊力FSD 索具設(shè)計載荷FSHL 靜態(tài)鉤頭載荷Fslam 特征入水抨擊力FSL 靜態(tài)索具載荷Fsnap 突發(fā)力Fstatic 吸力錨靜態(tài)重力FT 橫向慣性力Ftotal 總受力Fy 屈服強度G50 τ=0.5×su的割線剪切模量? 相對水面的浸沒深度?' 焊腳高度Hs 波浪有義周期k 絕對粗糙度k 波數(shù)吊裝系統(tǒng)的剛度吊索長度l' 焊縫長度m 吊索單位長度質(zhì)量吸力錨在空中的質(zhì)量Mi 吸力錨在空氣中質(zhì)量Mmin 最小質(zhì)量（與空氣中質(zhì)量相同）Mmax 最大質(zhì)量（空氣中質(zhì)量及完全注水質(zhì)量）MBL 索具最小破斷力p 孔隙率ri 錨的內(nèi)徑t T 吸力錨振蕩運動周期Tz 波浪跨零周期T? 橫搖周期Tθ 縱搖周期W 吸力錨設(shè)計重量Wrig 索具設(shè)計重量Uc(z0) 吸力錨在z0水深處的速度v 水粒子垂向加速度vc 吊鉤下放速度vct 吊臂頂特征垂向速度幅值vj i方向的加速度vw 特征波浪水粒子速度vr 總的相對速度vri i方向的相對速度分量vs 入水抨擊速度V 吸力錨相對靜水面的浸沒體積Vi 吸力錨相對于靜水面的排水體積VR 附加質(zhì)量系數(shù)對應參考體積V(t) 吸力錨排水體積W0 吸力錨承受重力xj 吸力錨吊裝速度j 吸力錨j方向的加速度z 從平均吃水至吸力錨重心的垂向距離aw 特征波浪粒子加速度ρ 海水密度ζ 規(guī)則波水面抬升ζa 波幅?t 波面抬高? 水面垂向速度η 吸力錨垂向位移η 吸力錨垂向速度吸力錨垂向加速度50 基本利用系數(shù)ηa 吊裝吸力錨的單相位位移幅值θ 考慮吊索質(zhì)量和可能的柔性連接的修正系數(shù)c 縱搖振幅ω 波浪圓頻率ωη 吸力錨垂向運動的圓頻率β 浪向角βw 相關(guān)系數(shù)s 波浪和吊臂頂運動的相位差δV 靜水面到波峰或波谷δV(ζη) 相關(guān)垂向運動引起的排水體積改變量yc 結(jié)果影響系數(shù)y? 吊裝系數(shù)ym 材料系數(shù)yr 索具折減系數(shù)ys? 索具公稱安全系數(shù)yw 磨損系數(shù)a⊥ 垂直于焊縫有效截面的法向應力r⊥ 垂直于焊縫軸向的剪切應力（焊縫有效截面的平面內(nèi)）r? 平行于焊縫軸向的剪切應力（焊縫有效截面的平面內(nèi)）? 橫搖振幅總則吸力錨能承受垂直向下/下載荷、水平載荷、彎矩以及各載荷的組合，可用于深水系泊系統(tǒng)和水下巖土設(shè)計概述吸力錨巖土設(shè)計分析模型宜能夠模擬實際土體強度分布（包括強度各向異性、加載速率影響和循環(huán)弱化效應（包括吸力錨傾斜和艏向誤差影響當失效機制是垂直移動和水平移動模式的組合時，將發(fā)生垂直抗力和水平抗力間的耦合。耦合1）。圖1吸力錨錨抗力示意圖（即最優(yōu)系泊點位置如使用簡化模型，宜充分了解模型的局限性，并充分校正計算的錨抗力，以消除簡化模型分析中未考慮的因素。簡化模型得到的結(jié)果宜是保守的。失效機制吸力錨周圍黏土的失效機制取決于各種因素，如載荷角度、長徑比、系泊點深度、抗剪強度隨深度變化曲線，以及錨頂部的密封情況。如果載荷角度接近于垂直，則錨會呈現(xiàn)上拔破壞并脫離海床的趨勢，此時上拔抗力主要來自錨（導致錨壁底部土體的反向承載力（頂板進水口未關(guān)閉如果載荷角度更接近于水平，則錨上部的抗力將包括錨體前后的被動和主動土抗力以及側(cè)面的剪切力。在錨下部更深位置，土體可能會在水平面上繞錨流動或在錨下方繞錨流動。對于介于水平和豎直之間的傾斜載荷，垂直抗力和水平抗力之間將存在相互作用。這種相互作（如圖1）。計算模型宜恰當?shù)乇硎旧鲜鍪C制，并考慮垂直失效模式和水平失效模式之間可能發(fā)生的相互作用。設(shè)計準則吸力錨設(shè)計標準是基于極限狀態(tài)（A）設(shè)計方法實現(xiàn)的。設(shè)計標準宜滿足式（1）要求：Rd(Zp)?Td(Zp)≥0 （1）式中：)——)和)可以通過表達式（2）計算：式中：

Td(Zp)=Td(ZD)??Rlined （2）；入泥點（3：Td(ZD)=TC?mean×ymean＋TC?dyn×ydyn （3）式中：n；）。nDNGL-S-E0ULS狀態(tài)，采用完整系泊系統(tǒng)工況計算系泊張力；對于ALS狀態(tài)，采用單根系泊線失效工況計算系泊張力。由于埋入部分系泊纜與土的相互作用，從入泥點到系泊點位置處的系泊張力會逐漸減小，張力到DNVGL-RP-E302（見圖2）。圖2入泥點與系泊點之間的系泊張力和角度的變化p（4：Rd(Zp)=Rc(Zp)/ym （4）式中：；）。考慮了錨浮重貢獻的錨抗力的特征值Rτ

的特征值計算的，C 表1列出了與本文件結(jié)合使用的分項系數(shù)要求。表1系泊張力和錨抗力的安全系數(shù)極限狀態(tài)ULSALS后果等級1212分項系數(shù)n1.101.401.001.00n1.502.101.101.25m1.201.201.001.202/3ULS11DNVGL-OS-E3011分析計算模型極限平衡模型對于具有較大的長徑比，且在最優(yōu)系泊點的吸力錨，在錨的上部會調(diào)動土體的主動和被動土3圖3錨在最優(yōu)系泊點下的失效模型極限平衡模型可以包括錨在頂部打開（可回收頂蓋）和安裝后回收錨上部的一部分（深度在最優(yōu)系泊點加載（失效時無旋轉(zhuǎn)）；各向異性不排水抗剪強度分段隨深度分段線性增加，但抗剪強度梯度沒有明顯變化；c）貫入深度與錨直徑之比＞1.0；與土體相比錨是剛體；從水平到垂直的所有載荷角度；在主動側(cè)有或沒有開放式垂直裂縫；g）循環(huán)載荷方向與系泊張力方向相同。B3圖3是基于Brich-ansn2）從=62）變化到=4.5倍44給出的24中（為1.2Nc=6.2×(1＋0.34×arctanzi/D) （5）圖40.53），并且循環(huán)抗剪強度宜取，和的平均值。對于不規(guī)則抗剪強度曲線，即抗剪強度并非隨深度增加而線性增加的情況，宜謹慎使用在0.25倍直徑深度處獲得的抗剪強度，可以考慮使用在其它參考深度處更保守的抗剪強度。在錨頂部開口的情況下，如果內(nèi)側(cè)摩阻力小于錨底部處承載力，則使用內(nèi)側(cè)摩阻力而非錨底部處承載力來計算垂直抗力。p h v 由于沿錨壁的垂單剪應力與土壓力之間和錨底部水平剪切應力與反向承載力之間存在耦合，1R和RW包括在R）；Zpp h v 其中：

R?=Tp×cos（αp）Rv=Tp×sin（αp）Msoil=Tp×cos（αp）×（H?zp）-Tp×sin（αp）×xp

（6）（7）（8）3；（相對于水平方向）；H——錨錨壁貫入深度；W有限元模型有限元分析是極限平衡分析的補充或替代方法，特別是對于非常規(guī)的幾何形狀或載荷條件，5.13三維有限元程序可自動考慮幾何形狀和三維效應，其局限性在于它們使用起來更耗時。特定有限元模型會自動找到臨界的失效機理，確保垂直和水平抗力之間的正確耦合，可以解決復分析計算的參數(shù)及需要考慮的因素系泊纜—土相互作用效應的計算D當載荷自入泥點通過土中的系泊纜傳遞到系泊點時，系泊纜在土體中發(fā)生拖拽，由于土體摩2DNVGL-RP-E302循環(huán)抗剪強度的計算概述（極限平衡（有限元法在靜載荷長期作用的情況下，需考慮由于蠕變效應可能導致的不排水抗剪強度的降低。評估是否發(fā)生排水以及排水對錨抗力的影響也很重要。。循壞抗剪強度的組成。100，100和注：恒定。特征風暴的持續(xù)時間可能因位置和風暴所導致的荷載類型而變化。循環(huán)抗剪強度還取決于循環(huán)載荷周期，因此循環(huán)剪切試驗應在能代表循環(huán)系泊荷載的周期下進行。吸力錨的錨抗力將基于以下三種類型的循環(huán)抗剪強度：a）：循環(huán)單剪抗剪強度；b）：循環(huán)三軸壓縮抗剪強度；c）：循環(huán)三軸拉伸抗剪強度。在下文中，將循環(huán)單剪抗剪強度用作參考抗剪強度。循環(huán)單剪抗剪強度與循環(huán)三軸抗剪強度之間的關(guān)系，由式（9）和式（10）給出：rc =CC×rD

（9）?,cy ?,cyrE=CE×rD

（10）?,cy ?,cy注：用于強度轉(zhuǎn)換的Cc和Ce及其他用于與與Su、D進行強度轉(zhuǎn)換的系數(shù)，需要基于現(xiàn)場土質(zhì)確定。理想情況下,應根據(jù)對實際現(xiàn)場土體樣本充分的試驗室測試結(jié)果得出。如果此類試驗結(jié)果無法得到，可使用相似類型的黏土的試驗結(jié)果作為指導參考,但應選擇保守值。參考附錄A中給出了已發(fā)布的數(shù)據(jù)庫。（1：?,cyUcy=rD/su,D （11）?,cysDCCCE和A）6。單剪不排水抗剪強度，如圖5所示。圖5Marin/u和DSS強度）6中相關(guān)和6（應變協(xié)調(diào)注：DNVGL-RP-E302中給出了文獻6中提出的計算循環(huán)抗剪強度的程序。在通過圖5612計算：ra/su,D=(Td?mean??Rlined)/(Td??Rlined)×Ucy （12）（1r/s

=(T

/T)×U

（13）a u,D d?mean d cy1DSS不排水抗剪強度得到的：Ucy=a0+a1×(ra/su,D)+a2×ra/su,D2+a3×ra/su,D3 （14）示例Marlin3驗數(shù)據(jù)擬合得到下列表達式（見式（15）），另見圖7。0 eqv a=0.0090×lnN 2?0.1583×lnN 0 eqv a1=?0.0079×lnNeqv

2+0.5547×lnN

eqv

＋0.4953

（15）a2=?0.290×lnN

eqv

2?2.0959×lnN

＋2.0834eqv3 eqv a=?0.2174×lnN 2+1.6789×lnN eqv3 eqv 圖6 同常結(jié)的Drmmen土循環(huán)DSS曲線示例2：對于正常固結(jié)的Drammen黏土，經(jīng)歷了代表性英國北海海況條件的3小時風暴載荷歷史，這四個系數(shù)的可由試驗數(shù)據(jù)擬合得到下列表達式（見式（16））。a0=0.1401×lnNeqv＋1.2415a1=0.0995×lnNeqv＋1.0588a2=?0.5795×lnNeqv＋0.3426a3=0.6170×lnNeqv－1.6048

（16）據(jù)方確的循環(huán)DSS度=用確相的軸環(huán)度和的參考強度?？辜魪姸群湾^外壁的重構(gòu)效應概述外面土界黏的剪度土抗強之/稱為構(gòu)應系數(shù)。r沿外側(cè)面再固結(jié)重塑黏土的抗剪強度。沿著錨體外側(cè)的錨壁的抗剪強度隨的時間的變化，取決于錨壁是通過負壓還是通過自重貫4C注：假如吸力錨鋼表面沒有涂漆。油漆會減小側(cè)摩阻力，宜通過減少計算中的土與錨壁界面摩擦阻力來加以考慮。自重貫入工況下沿錨壁的抗剪強度自重貫入的重構(gòu)效應系數(shù)可以采用與錨相同的程序進行計算，因為錨壁貫入的置換效應會C。在這種情況下也會存在觸變效應，在安裝之后、孔隙水壓力消散之前，α初始值可以通過×(1)APIRP2A4的下限曲線確定，也可以通過對現(xiàn)場特定土體進行試驗測試來確定。負壓貫入工況下沿錨壁的抗剪強度4a）重塑黏土的不排水抗剪強度；b）原狀土的再加荷壓縮模量；c）重塑黏土的原始壓縮模量；d）原狀和重塑黏土的滲透系數(shù)；e）重塑黏土的觸變系數(shù)。2表2錨外壁α下限值Ip<25%25-50%>50%St>30.580.650.65St<30.580.651.95/St≤1.0注90％的孔隙壓力消散后的α2內(nèi)出現(xiàn)。7A圖7基于超固結(jié)比（OCR，見參考文獻4）的α修正26.5。4.5m90％的時間通常將少于兩個月，4抗剪強度和沿錨內(nèi)壁的重構(gòu)效應對于頂部開口的錨或者無法依賴外力產(chǎn)生錨內(nèi)負壓情況，評估時需要考慮沿著內(nèi)壁的抗剪強度。通過負壓安裝的桶狀錨，其沿著內(nèi)壁的不排水抗剪強度可表示為式（17）?,cysu,rr=α×rD （17）?,cy其中：（）；——錨貫入之前原狀黏土的動單剪不排水循環(huán)抗剪強度，包括加載速率和循環(huán)弱化的影響；α——重構(gòu)效應系數(shù)，可按下文規(guī)定確定；沿內(nèi)壁的抗剪強度取決于錨內(nèi)部是否有加強筋（5）33α3α不得超過1.0。表3錨內(nèi)壁α下限值p)α=D10d3個月<3011t14t30-5011t04-.×-0/014t0.5550-80(.50025×-0)t03-.×-0/019t05-.×-0/0>8019t19t注：對于正常固結(jié)黏土，通過負壓安裝，內(nèi)壁不設(shè)加強肋的α使用的是給出最大值的表達式，最大值不能大于1.0。3OCR4Drammen1.0在大多數(shù)實際情況下，可根據(jù)靈敏度和觸變性，估算內(nèi)部環(huán)形加強肋上方與內(nèi)壁相接觸的土OCR4Drammen0.80.7。如果在貫入過程中，在環(huán)形加強肋之間的土塞與內(nèi)壁相接觸，則可以根據(jù)剖面上部分黏土的由于上面提出的重構(gòu)效應系數(shù)可能偏低，因此在進行回收和移除分析時應謹慎使用，見附錄6.5。主動側(cè)沿外壁產(chǎn)生裂縫的影響錨抗力可能受在加載期間是否會沿著錨主動側(cè)產(chǎn)生裂縫的影響。目前產(chǎn)生裂縫的預測尚不確定，需要進一步研究以解決這個問題。18：su,c>y'×z/4 （18）其中：Cz該平面應變假設(shè)在土體頂部是相對合理的。但是在較大深度處，三維效應將導致產(chǎn)生裂縫，（土體在錨周圍發(fā)生塑性流動的深度e設(shè)置為零。即使根據(jù)上述考慮預測會出現(xiàn)裂紋，實際中也未必會形成裂縫。這是由于當錨傾向與土體分由于裂縫形成具有不確定性，因此可以同時計算形成和不形成裂縫時的錨抗力，在設(shè)計時使傾斜和非最優(yōu)系泊點與完全垂直（非傾斜）、荷載加載在最佳位置的錨相比，傾斜或非最優(yōu)系泊點都將會降低錨注：盡管針對具體每個案例要進行具體評估,但如果海床傾斜角小于5o，則傾斜安裝誤差通常設(shè)置為±5o。如果海床傾斜角超過5o，則應增加安裝允許傾斜誤差。類似地，預測錨抗力時也應考慮實際加載點（錨鏈連接位置）不同于最優(yōu)位置造成的折減效（19由式（1粗略估計：式中：

Δz/H （19）Δz取1~2。化值計算由于系泊點的垂直和水平位置的變化引起的錨中心和海床處傾覆力矩的變化Δztilt=ΔM/Td×cosαp （20）艏向誤差相對于艏向安裝零誤差錨，艏向安裝誤差可能會降低錨抗力。這種削減可以通過相應地減小注：通常，艏向安裝誤差設(shè)置為±7.5°，但應根據(jù)具體情況進行評估。可以通過將錨壁上的合成剪應力（包括由于艏向誤差產(chǎn)生的力矩引起的剪應力）保持在界面剪切強度以下來降低重構(gòu)效應系數(shù)，以反映艏向誤差帶來的影響?；诟怕实脑O(shè)計作為確定性設(shè)計的替代方案，針對相關(guān)的安全等級，完整的概率設(shè)計也可以滿足相關(guān)確定性設(shè)7、8，并且必須對校準結(jié)果進行詳盡檢查，至少要做一個測試案例的對比。結(jié)構(gòu)可靠性是結(jié)構(gòu)安全性的度量，定義為不發(fā)生失效的概率，即在指定時間段內(nèi)，不發(fā)生超過規(guī)定失效標準的概率。本章提供了結(jié)構(gòu)可靠性分析的要求，以說明符合設(shè)計規(guī)范的吸力錨設(shè)計方法。DNVNo.30.631.0。對于11210。安裝設(shè)計概述吊裝分析概述吊裝分析是根據(jù)吊裝特點和環(huán)境參數(shù)，計算吊裝過程中的受力，來確定適宜吊裝施工的海況吊裝輸入數(shù)據(jù)宜明確記錄于圖紙、計算文件和施工程序等文件，吊裝設(shè)備與船舶的證書、測試報告、版本注釋宜完備可查。吊裝設(shè)備、船舶及附屬設(shè)備宜處于良好狀態(tài)，可完成吊裝作業(yè)，需考慮以下因素。吊裝設(shè)備需配備可靠的載荷監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)正常精度誤差不超過起重機最大吊裝能力的510%。II吊裝過程所有階段需要充分考慮吊裝間隙，保持安全吊裝間隙需要考慮的因素包括吊裝工作吊裝分析需充分考慮吊裝過程中的如下載荷，宜計算載荷數(shù)值并進行吊裝受力計算校核，根據(jù)特定吊裝階段載荷主次特點，吊裝載荷的校核可簡化處理。DAF吸力錨吊裝分析宜滿足索具松弛準則、強度準則等接受準則要求。索具松弛準則是指，吸力空氣中吊裝吸力錨在空氣中的吊裝載荷，主要包括吸力錨自身重力、吊裝索具拉力、風載荷等。風載荷受作業(yè)時的風速影響，風速較小時可不作考慮。船舶運動及吊裝設(shè)備操作會引起吸力錨運動，從而導致吊裝索具及設(shè)備承受動態(tài)載荷，空氣DAF2-1表4空氣中吊裝DAF經(jīng)驗值吊鉤靜載荷SHL陸地吊裝DAF遮蔽海域吊裝DAF開放海域吊裝DAF3-100噸a1.101.07+0.05100SHL1+0.25100SHL100-300噸b1.051.121.25300-1000噸b1.051.101.20a吸力錨吊裝吊鉤靜載荷小于100噸時，經(jīng)驗值不適用以下條件a) ＞253；b) 涌浪和風浪引起船舶劇烈運動。b吸力錨吊裝吊鉤靜載荷不小于100噸時，經(jīng)驗值不適用以下條件：涌浪引起船舶劇烈運動；Hs＞2~2.5mHs＞1~1.5m。注80mDAF取值不宜小于（1.5a+g）/g，其中，a是起重機臂頂部的加速度，g是重力加速度。吸力錨空氣吊裝也可采用數(shù)值解析和軟件仿真模擬計算動態(tài)載荷，計算結(jié)果更為精確。數(shù)值D.1。入水吊裝吸力錨部分入水吊裝是吸力錨穿越飛濺區(qū)的一個重要環(huán)節(jié)，該過程中吸力錨受到自身重力、完全入水吊裝可分為三個階段，需要考慮的因素如下。吸力錨浸沒水面一定水深后，將不受到波浪力和入水沖擊力影響，在從水面到該深度過程中，300m吊裝能力校核是基于空氣中重力進行的，因此動態(tài)響應因子DAF需轉(zhuǎn)化為對應于空氣中重力的一個因子。吊裝入水總受力由所受力計算而來，其計算公式見附錄D.1。DAFconv=Ftotal/M×g （21）其中：DAFconv——轉(zhuǎn)化后的動態(tài)響應因子；M——吸力錨在空中的質(zhì)量；g——重力加速度；Ftotal——總受力。注：含錨頭鏈的吸力錨吊裝，錨頭鏈需在吸力錨上良好固定，錨頭鏈質(zhì)量作為吸力錨質(zhì)量的一部分。D.1。（（Rev）KCKeulegan-CarpenterKC=vm×TD）有關(guān)，其中vm為吸力錨最大速度，D為流體粘性系數(shù)，T為波浪周期或振蕩周期。根據(jù)吸力錨入水吊裝受力特點，可采用簡化方法分析水動力。簡化方法可用于吸力錨從水面D.1。D.1.4，可用于估算吸力錨從穿過水面過程的吊裝分析，也適用于回收過程的吊裝分析。完全入水吊裝簡化方法可參考飛濺區(qū)吸力錨位于水面以下工況進行，在一定水深共振分析也注：共振分析方法適用于各種水深。飛濺區(qū)因水深較小，共振概率極低，一般可不進行共振分析。索具設(shè)計索具長度設(shè)計包含如下內(nèi)容。6060重心和鉤頭位置：吸力錨吊裝對重心敏感，重心應嚴格控制在允許的范圍內(nèi)。對于單鉤吊裝，鉤頭中心位于重心的正上方，吊索分別連接到鉤頭上對應的鉤齒位置。索具理論長度：索具的理論長度是吊點孔中心與吊鉤之間的距離。?X2?X2+?Y2+?Z2

Lt?=

（22）?X、?Y、?Z——分別為吊點孔中心和鉤齒連線在X、Y、Z軸上的投影坐標差。索具選擇要求如下：吊裝重量是影響索具拉力的關(guān)鍵因素，索具的安全系數(shù)指破斷載荷與設(shè)計工作載荷的比值。c）d）根據(jù)索具規(guī)格和長度，計算索具重量。吸力錨在吊裝過程中受海況和操作過程影響，起重船和吸力錨處于運動的狀態(tài)，在設(shè)計中一D.2。裝船固定分析吸力錨一般是薄鋼壁、大截面，容易因臨時支撐不足而在裝船、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)產(chǎn)生損傷，宜制作臨時支撐以確保吸力錨上的應力始終小于設(shè)計允許應力。吸力錨裝船后，宜對吸力錨進行固定，以保證在海上運輸過程中結(jié)構(gòu)物與船舶的安全。固定強度計算是對吸力錨裝船固定的結(jié)構(gòu)強度進行計算分析，校核其是否滿足規(guī)范要求。應進行裝船強度分析計算，并根據(jù)分析計算結(jié)果進行裝船設(shè)計，確保海上運輸過程中的安全。應根據(jù)裝船布置圖紙完成吸力錨吊裝裝船，裝船布置主要考慮以下因素：吸力錨碼頭吊裝上船和海上吊裝入水的路徑；吸力錨安裝次序（適用于一個航次多個吸力錨安裝）；船舶甲板結(jié)構(gòu)強度；吸力錨裝船固定計算；預留安全所需的人員逃生路徑；方便操作人員甲板作業(yè)。吸力錨預安裝的索具、安裝設(shè)備及工機具應采取焊接固定、綁扎固定等固定措施。吸力錨海固切割時，海固切口距錨體應有一定距離，確保在切割過程中錨體不會受損。對于吸力錨裝船，通常會使用底座，以增加接觸面積，將吸力錨壓力均布于甲板，以滿足運輸吸力錨在底座上就位以后，裝船固定通常會采用焊接筋板的樣式，筋板能夠?qū)⒉煌孛嫖恢玫?筋板一：吸力錨與裝船底座之間的連接固定；筋板二：裝船底座與船舶甲板之間的連接固定。圖8 筋板固定示意圖校核筋板固定強度時，主要包括軸向拉或壓應力、水平剪切應力、垂向剪切應力、彎曲應力和D.3APIRP2A-SD21T與AIS-AS。貫入分析概述對所有的貫入深度，典型的貫入分析都包括三個量的計算：——土體作用于錨上的貫入阻力；——使錨能夠貫入的負壓要求；——引起土塞失效的極限壓力。正確估算將吸力錨貫入到設(shè)計深度所需要的負壓，是吸力錨結(jié)構(gòu)（如錨壁和錨封蓋結(jié)構(gòu)）設(shè)計中是一項關(guān)鍵輸入?yún)?shù)，也是安裝過程中泵運行提供現(xiàn)場負壓的依據(jù)。貫入阻力貫入阻力可計算為下述幾項之和：錨側(cè)壁阻力、作用在側(cè)壁和任何突起物的端部阻力。應計zp×EQE+）A

（23）其中：沿側(cè)壁的阻力；

tip

c

tip（；ztip（；tipz——端部貫入深度。安裝過程中的黏性系數(shù)，通常被定義為重塑剪切強度與原狀土抗剪強度的比值，是土體靈敏土體靈敏度可能存在不確定性，因為其受到與其有關(guān)的原狀土強度性質(zhì)的影響。此外，通過但是一些安裝記錄表明，在安裝過程中給定深度的變化接觸面剪切強度可能小于錨側(cè)壁摩擦5.9.7.5，公式(25。表5推薦的系數(shù)目的表面形狀c計算錨端貫入阻力條形7.5計算引起土塞失效的極限負壓圓形6.2~9.0，取決于插入率計算突出物的貫入阻力變化的5~13.595中23需求負壓采用的最大負壓不應大于產(chǎn)生內(nèi)部士塞的負壓。2)計算：ΔU=（Q

）A

（24）其中：安裝中，錨在水中的重量；

req

將會引起錨端整體反向失效以及大量土體吸入錨內(nèi)的負壓壓力，定義為給定深度處的極限負2)：UA

×（α

）

（25）其中：

critc

tip

inside

ins

DSS

AVEin淺水中，應驗證極限負壓壓力不超過水的空穴壓力。1.5。如果安裝過程中土塞現(xiàn)象得到監(jiān)控并保證不發(fā)生土塞失效，可接受更小的安全系數(shù)。安裝過程中錨內(nèi)被吸起的土體可估算為，假定一定比例的黏土體積，被錨的橫截面所取代并（自重貫入或負壓貫入50%將進入錨內(nèi)。內(nèi)部土塞面的最終上升高度，可能也與錨筒壁厚的變化、內(nèi)部土塞的穩(wěn)定性以及內(nèi)部加強結(jié)構(gòu)的類型和間距有關(guān)。土塞的升高在計算自由站立和整體長度時，應被計入。回收分析和移除分析在該設(shè)計規(guī)范中，用如下所述來區(qū)分回收和移除：移除：在運營階段完成后的永久移除。吸力錨回收程序與分析應考慮估算最長調(diào)定時間。用于貫入分析的計算公式可以用于回收和移除分析，但沿裙板的側(cè)向剪切的重構(gòu)效應必須加以考量。26)計算：（ΔU）

QA

（26）req

retr

r =023用于拆除錨的船通?？赏ㄟ^回收纜施加給錨一個上拔力。這一輔助的力可顯著降低所需拔錨應考慮最大拔錨力對吸力錨鋼結(jié)構(gòu)的影響，拔出吸力錨所需的最大超壓是錨壁和錨封蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計依據(jù)之一。對于移除分析，計算中應使用土體參數(shù)的上限。DNVGL-OS-C101W'設(shè)定為零。海上安裝概述吸力錨安裝過程中，應明確貫入深度、傾斜度、吸力錨位置及艏向等接受標準，明確設(shè)計貫入速度。應監(jiān)測吸力錨的安裝，以確保安裝過程按預期進行，并按照設(shè)計安裝吸力錨。監(jiān)測參數(shù)包括貫入深度、施加負壓、貫入速率、傾斜度和艏向等。對于大型錨且用頂部排水（排水口受限）的吸力錨，驗證吸力錨安裝深度的方法，應在錨設(shè)計方、安裝方和使用方共同參與下進行開發(fā)、測試和驗證。還應有用于測量吸力錨傾斜度、艏向的方法，以及在完成安裝之后土塞高度的測量方法。安裝測量結(jié)果應與安裝驗收標準進行比較，安裝驗收標準應反映設(shè)計階段規(guī)定的允許安裝誤差和安全標準，這些安裝監(jiān)測結(jié)果將是最終驗收吸力錨安裝的重要依據(jù)。安裝設(shè)計應基于吸力錨參數(shù)、安裝位置勘察報告、作業(yè)環(huán)境等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)進行作業(yè)資源選型和方案設(shè)計?？赏ㄟ^建立計算模型對施工過程進行分析校核，形成安裝技術(shù)文件。應針對安裝過程的各個環(huán)節(jié)潛在的風險進行評估，并制訂應急預案。安裝條件吸力錨安裝需要關(guān)注的參數(shù)主要包括：空氣/水中重量；尺寸；偏移/艏向/水平等安裝精度要求；貫入深度。安裝作業(yè)通常會受到天氣和海況的限制，作業(yè)前應根據(jù)吸力錨所能承受的作業(yè)資源的限制條件對環(huán)境條件進行全面評估，以確保有足夠作業(yè)的天氣窗口。需評估的安裝作業(yè)環(huán)境主要包括：水深；風；潮汐；波浪；海流；地質(zhì)條件。作業(yè)資源主要包括：DP船舶選型：應根據(jù)水深、吸力錨重量等參數(shù)進行船舶選型；特定區(qū)域內(nèi)船舶的適航性；起重機和提升設(shè)備：由作業(yè)性質(zhì)決定的其他要求。應進行安裝相關(guān)的方案設(shè)計，并提供以下相關(guān)技術(shù)文件：安裝分析報告：包括裝船固定強度校核等；安裝施工程序；安裝輔助件圖；運輸裝船布置圖；吊裝索具布置圖。安裝前準備在裝船或裝船前，應對吸力錨系統(tǒng)功能、ROV下水前，吸力錨甲板準備工作包括：連接吸力錨吊裝索具；進行吸力錨頂部檢查，包括吊裝索具、ROV確認吸力錨錨壁標記；開啟吸力錨排氣閥；檢查吸力泵接口。2吸力錨制造時，應進行吸力錨頂部吸力泵接頭匹配性測試和吸力錨頂部排氣閥開合測試，保證達到安裝設(shè)計要求。安裝作業(yè)46。表6吸力錨安裝各環(huán)節(jié)監(jiān)測與檢查內(nèi)容環(huán)節(jié)監(jiān)測與檢查內(nèi)容空氣吊裝及以前·7.3.2涉及的檢查內(nèi)容。作業(yè)船舶處于安全區(qū)域，艏向符合設(shè)計要求；海況符合作業(yè)要求?！まD(zhuǎn)移路徑上的障礙物已提前清除。水下吊裝應跟隨吸力錨觀察，以確保其不會與任何現(xiàn)有的海底設(shè)施發(fā)生碰撞。水下重量，確認吸力錨中心位置和傾斜度、吊機載重滿足設(shè)計要求。·當吸力錨安裝位置、艏向均調(diào)整達到設(shè)計值時方可著泥。自重貫入數(shù)在安裝誤差允許范圍內(nèi)，以便及時糾偏。負壓貫入吸力錨每下沉吸力錨傾斜度、吊機載荷等參數(shù)，應確保吸力錨提升索具在負壓貫入期間保持松弛?！ぎ斘﹀^貫入到目標深度，應確認吸力錨艏向、傾斜度、貫入深度是否滿足設(shè)計要求。吸力錨下放過程中存在意外墜落、碰撞海底水下設(shè)施的可能，可認為墜落能達到的最大水平位DNVGL-RP-F107（特別是二者水平分量與入水角一致時等對水平位移的影響不可忽視，安全作業(yè)距離應進行修正，可通過建模模擬算得。吸力錨跨越飛濺區(qū)時，劇烈的水平面運動容易導致吸力錨與安裝船發(fā)生碰撞，過大的波浪拍擊0.1m/s；當計算不允許時，可通過使用升沉補償裝置來緩解作業(yè)限制海況。應根據(jù)吸力錨的穩(wěn)定性、關(guān)鍵性及敏感性來綜合考慮跨越飛濺區(qū)時重心及浮心允許的最大公差。吸力錨下放至海床時，應考慮由海流引起的水平偏移（流速可隨時間變化，其大小和方向隨水深變化0.3m/s。吸力錨貫入過程分為自重貫入和負壓貫入，在吸力錨貫入時應根據(jù)吸力錨安裝分析曲線進行。吸力錨自重貫入：貫入過程可采用吊機控制，吊機切換到恒張力模式，階梯減少吊機提拉力，讓吸力錨緩慢貫入到設(shè)計深度。自重貫入時，吸力錨吊裝索具應保持一定載荷，不得松弛。吸力錨穩(wěn)定。注2：貫入前出現(xiàn)艏向偏差，可通過ROV旋轉(zhuǎn)吸力錨來糾正，貫入后出現(xiàn)偏差，則需收回并重新定位。將傾斜度降低到可接受范圍內(nèi)，則需移除吸力錨并重新定位。注4：出現(xiàn)貫入受阻時，可將壓差降至零（或短暫為負值）然后再次增加，以降低沿吸力錨壁的阻力；反向操作吸力泵，將吸力錨頂起0.1m，然后再貫入安裝，上述兩種方法反復操作后，仍不能貫入則需移除并重新定位。注5：出現(xiàn)拒絕貫入時，可通過將水注入吸力錨使泥漿水從泄漏處擴散，來判斷泄露部位。注6：確定吸力錨重新安裝位置：如果在自重貫入過程中，貫入深度未達到設(shè)計深度，則可將收回的吸力錨重新安裝在相同位置；如果貫入深度較深，則需要重新定位的最小距離應大于先前位置中心的3倍吸力錨外徑。啟動負壓貫入需要有一個最小負壓克服海床阻力、土體與錨壁的摩擦力。隨著吸力錨的貫入，附錄A（資料性附錄）極限狀態(tài)和破壞后果等級極限狀態(tài)在系泊系統(tǒng)中，吸力錨的主要功能是確保在所有環(huán)境條件下系泊纜的端部固定。由于極端的環(huán)境條件會產(chǎn)生較大的系泊張力，設(shè)計時宜特別注意這些極端工況。如果極限系泊張力導致吸力錨的移動超過了其失效位移，則吸力錨不能實現(xiàn)其預期功能。失效位移是激發(fā)吸力錨產(chǎn)生最大錨抗力所需的位移，可達到錨直徑10％~30％的量級。因此，在整個系泊系統(tǒng)設(shè)計中，要保證當吸力錨基礎(chǔ)的位移小于失效位移時，不會對系泊系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。系泊系統(tǒng)宜對以下兩種極限狀態(tài)進行分析：ULS：確保各個系泊纜具有足夠的強度，以承受極端環(huán)境作用所施加的載荷；ALS111作為系泊系統(tǒng)組成部分的錨固基礎(chǔ)，上述針對系泊系統(tǒng)定義的兩種極限狀態(tài)對其也同樣有效。ULS本文件適用于錨固基礎(chǔ)的系泊位置失效導致其產(chǎn)生平移失效（錨固基礎(chǔ)不旋轉(zhuǎn)）的模式，此種失效模式可以使錨固基礎(chǔ)提供最高的承載力，而此時系泊點所處位置稱為最優(yōu)系泊點位置。原則上，沒有旋轉(zhuǎn)的吸力錨有兩種平移失效模式：由系泊點處的垂直載荷分量導致吸力錨被垂直拔出；由系泊點處的水平載荷分量引起吸力錨水平移動。根據(jù)本文件計算可以得到的兩個最重要的結(jié)果：a）b）。如果系泊點的位置偏離了產(chǎn)生平移失效模式的系泊點深度，則錨抗力將變小。后果等級ULS和ALS都宜考慮以下兩種后果等級：CC1：失效不會導致不可接受的后果，如人身傷亡、與相鄰平臺發(fā)生碰撞、原油或天然氣不受控制的泄漏、平臺的傾覆或沉沒；CC2：失效可能導致上述不可接受的后果。CC2DNVNo.30.6在實踐中可能會出現(xiàn)各種各樣的設(shè)計背景，以下簡要地討論一些案例來說明后果評級可能的應用。如果在ULS狀態(tài)下，出現(xiàn)初始錨鏈失效，則會出現(xiàn)額外的錨鏈失效和平臺位移，這是因為：在風暴中最極端的荷載出現(xiàn)后，具有相似幅值大小的重復性動態(tài)載荷將會出現(xiàn)；初始錨鏈失效后，其余錨鏈的系泊張力趨于增加；未損壞系泊纜強度的隨機變化性通常很小。ALS對于ULS狀態(tài)，下述推定同時適用于吸力錨和錨鏈：a）吸力錨與吸力錨之間，土體條件的隨機變化不大；b）循環(huán)荷載作用的效果累計對錨抗力的影響較??；c）初始錨固失效后，殘余阻力或殘余系泊張力很小。對于錨固基礎(chǔ)行為進行詳細評估，并將其在設(shè)計其余系泊和立管系統(tǒng)中予以考慮，是一個非常復雜的過程。因此，通常將某一錨固基礎(chǔ)的失效等同于CC2狀態(tài)中的一條錨鏈失效，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中這種失效被認為是脆性破壞。在設(shè)計中應該認識到，由于與豎向位移相關(guān)的貫入深度和荷載作用點深度的減少，吸力錨垂直方向上的失效比水平方向上的失效更為嚴重。在5.2和本附錄中討論了吸力錨的失效模式和失效機理。如果平臺設(shè)計用于在最惡劣環(huán)境條件下生產(chǎn)石油，由于失位的風險，系泊纜和吸力錨通常要依照CC2進行設(shè)計。除非在安裝之后、生產(chǎn)之前，才需要考慮按照CC1進行設(shè)計。如果計劃在嚴苛的環(huán)境條件下關(guān)閉生產(chǎn)平臺，并且采用適當?shù)陌踩胧┦沟靡莆坏娘L險很小，那么系泊纜和吸力錨在最惡劣的環(huán)境條件下可以依照CC1設(shè)計。然后，對于最惡劣的環(huán)境條件運行的工況，需要依照CC2的要求進行額外的檢查。移動鉆井平臺在鉆井或用于試井時風險等級須被視為CC2。如果移位的風險低，那么在停止運營后風險等級應被調(diào)整為CC1。如果移位會導致與附近平臺發(fā)生碰撞、造成明顯損壞的風險，或拖曳錨對海底裝置造成損害，那么后果等級應設(shè)置為CC2DNVGL-OS-E301提供了更多的關(guān)于與附近平臺的距離相關(guān)的后果等級選擇的指導。在生存條件和極限作業(yè)條件下，操作限制條件之間存在較大差異的場區(qū)/位置，在作業(yè)條件下可進行粗略的CC2安全校核。對于具備更連續(xù)環(huán)境條件的其他場區(qū)/位置，則在生存條件下的CC1和在運行條件下的CC2都需要被校核，以確保設(shè)計結(jié)果可被接受。附錄B（資料性附錄）吸力錨極限平衡狀態(tài)模型指導說明由土反力產(chǎn)生的錨抗力如圖B.1所示：a（前部；b（后部；c（前部；d（后部；e；；（3效應）；h（3效應）；i；j；k；l錨上部的主動和被動土壓力基于經(jīng)典土壓力系數(shù)進行計算，但在計算中，需要考慮各向異性的影響對不排水抗剪強度進行校正。如圖B.13D圖A.1在錨上部被動側(cè)的界面剪切（3D效應）圖B.1r（被動側(cè)向上為正與單剪強度之間的比值。等于垂直面上單剪強度乘以αss。3D有限元分析發(fā)現(xiàn)系數(shù)αss0.6。ce對于假設(shè)土體繞錨發(fā)生塑性流動的錨的下部，土壓力是基于錨壁完全光滑和完全粗糙（見參考文獻[14]）的假設(shè)進行計算的。但是需要針對于裙壁/的變化和裙壁處的垂單剪切較主動、被動土壓力和錨側(cè)剪切應力合力的水平分量，與繞錨土體流動對應的破壞機制產(chǎn)生的土壓力，。附錄C（資料性附錄）吸力錨在自重作用下貫入時錨側(cè)土體抗剪強度計算指導說明20%時，APIRP2A給出了式（B.1）來計算α：當s/p'≦1.0，α=0.5×s/p'?0.5u 0 u

（B.1）當s/p'>1.0，α=0.5×s/p'?0.25u 0 u 0其中，α上限為1.0。對于粉質(zhì)黏土<20％），參考文獻10和參考文獻11建議降低α值。參考文獻10中，通過錨豎向荷載試驗給出正常固結(jié)的低塑性粉質(zhì)黏土和黏質(zhì)粉土的α值，相比于正常固結(jié)高塑性黏土（α=1.00.2p>2010APIRP2給出的1190％孔隙壓力消散的時間可能很重要，完全消散往往需要花費數(shù)月甚至數(shù)年，具體時長取決于錨直徑、裙板厚度和黏土類型。90％孔隙壓力耗散時間可由徑向固結(jié)理論加以計算。1.1閉口錨，rp=D×G50/su0.5開口錨，r=r×G/s

×r2?r2/r20.5 （B.2）其中：i

p 0 50

0 1 00==0.在上述分析中，應使用卸載/4。附錄D（資料性附錄）吊裝分析、索具設(shè)計和裝船固定計算方法吊裝分析計算吊裝分析受力的計算重力吸力錨在空氣中承受的重力可表達為公式（C.1）：W0=M×g （C.1）式中：W0——吸力錨承受重力。浮力的考慮吸力錨在水中承受的浮力可表達為公式（C.2）：FB（t）=ρ×g×V(t) （C.2）式中：FB（t）——吸力錨承受浮力；ρ——海水密度；V(t)——吸力錨排水體積。海水拖曳力穩(wěn)態(tài)海流施加給吸力錨的拖曳力可表達為公式（C.3）：××F= ×ρ

×A×U(z)2 （C.3）式中：

c 2

Pi c0Fc——吸力錨承受的拖曳力：CDSi——i方向拖曳力系數(shù)；APi——i方向投影面積；Uc(z0)——吸力錨在z0水深處的速度。慣性力慣性力是因運動引起的，吸力錨純移動引起的慣性力可表達為公式（C.4）：Fij=?(M×eij+Aij）×j （C.4）式中：eij=1(i=j)或eij=0(i≠j)；j——吸力錨j方向的加速度。附加質(zhì)量通常采用附加質(zhì)量系數(shù)可表達為公式（C.5）：AAij=ρ×CV×VR （C.5）A式中：ACV——附加質(zhì)量系數(shù)；AVR——附加質(zhì)量系數(shù)對應參考體積。注：吸力錨為對稱結(jié)構(gòu)物，水平方向的附加質(zhì)量系數(shù)相同。吸力錨穿越飛濺區(qū)時，浸沒在水中的體積和垂向附加質(zhì)量A33應考慮至靜水面z=0處。波浪阻尼力通常情況下，吸力錨在自由水面附近運動時，會激發(fā)水面波浪，這種波浪能來自吸力錨運動做功，（C.：Fwd=Bij×xj （C.6）式中：Bij——興波阻尼系數(shù)；xj——吸力錨吊裝速度。2π×D/g對于振蕩運動，波浪阻尼力在高頻和低頻運動時會衰減。滿足公式（C.7），波浪阻尼可以忽略。2π×D/gT?式中：T——吸力錨振蕩運動周期；

（C.7）D——吸力錨運動方向法向特征尺度，即吸力錨外徑。波浪激勵力i方向受到的波浪激勵力可表達為公式（C.8）：AFWi=ρ×V×eij+Cij×vj+FDi （C.8）A式中：AV——吸力錨相對靜水面的浸沒體積；Cij——附加質(zhì)量系數(shù)；Avj——水粒子在i方向的加速度；FDi——粘性激勵力。對于部分浸沒吸力錨，吸力錨在i方向的受到的激勵力可表達為公式（C.9）：AFWi=ρ×g×Aw×?t×ei3+ρ×V×eij+Cij×vj+FDi （C.9）A第一項是伴隨入射波水面抬升的靜水力，式中：Aw——水線面面積；?t——波面抬高；ei3=1（i=3）或eij=0（i≠3）。拖曳阻力i方向受到的拖曳阻力可表達為公式（C.10）：1Fdi=2×ρ×CD×AP×|vr|×vri

（C.10）式中；CD——振蕩流中的曳力系數(shù)；AP——吸力錨運動或流向的法向投影面積；vr——總的相對速度；vri——吸力錨i方向的相對速度分量。入水抨擊力C.1C.1：1Fs(t)=2×ρ×Cs×AP×vs

2 （C.11）式中；Cs——抨擊力系數(shù)；

Cs=

2ρ×AP×vs

∞× 33dt

2ρ×AP

∞×dh

（C.12）dA∞dh——浸沒部分附加質(zhì)量的變化率；AP——吸力錨運動或流向的法向投影面積；?——相對水面的浸沒深度。1F(t)= ρ×C×

×（?

2（C.13）s式中：?——水面垂向速度；η——吸力錨下放速度。

2 s P η）注：吸力錨過飛濺區(qū)會也承受浮力和粘性阻力，但在吸力錨剛接觸水面時，入水抨擊力占主導地位。對于吸力錨，上端面入水時，Cs可取為5。出水力× 33×× 33×ve 1Fet=?ve×

1d1dt2×A0×ve2d1dt2

dt出水力也可以采用出水力系數(shù)表達，公式為（C.15）：式中：

1Fet=?2×ρ×Ce×AP×ve

2 （C.15）Ce——出水力系數(shù)，定義為（C.16）：1

dA0

1 dA0Ce=

ρ×AP×

× 33dt

ρ×

× dh

（C.16）吸力錨出水的出水力系數(shù)通?？梢匀?。內(nèi)含水吸力錨吊出水面時，內(nèi)含水通常不能快速從吸力錨內(nèi)流出，內(nèi)含水質(zhì)量視為附加質(zhì)量。水動力系數(shù)確定方法概述確定吸力錨水動力系數(shù)的較精確方法有采用基于源-匯軟件的分析方法和模型試驗方法，模型試驗方法的結(jié)果最為準確。兩種模型試驗方法最為常用：運動自由衰減試驗和強迫振蕩試驗。在源-匯軟件分析方法和模型試驗方法的基礎(chǔ)上，形成了一些水動力系數(shù)存在經(jīng)驗值或經(jīng)驗公式，可合理直接使用。曳力系數(shù)吸力錨的曳力系數(shù)和吸力錨外表面的粗糙度關(guān)系很大。高雷諾數(shù)（Re>106）和高KC數(shù)下，穩(wěn)態(tài)流曳力系數(shù)CDs可按公式（C.17）取值：0.65；?<10?4（光滑表面）CDs?=

29+4log10?；10?4<?<10?2201.05；?>10?2（粗糙表面）

（C.17）式中：?=k/D——粗糙度，無量綱；k——絕對粗糙度。吸力錨在振蕩流中，曳力系數(shù)和KC數(shù)的關(guān)系可近似表達為公式（C.18）：CD=CDs×T×KC （C.18）CD=CDsD.1表D.1吸力錨曳力系數(shù)經(jīng)驗值軸向徑向長度直徑比（L/D）軸向曳力系數(shù)（Re>103）長度直徑比（L/D）徑向曳力系數(shù)（Re<105）徑向曳力系數(shù)（Re≥5×105）01.1220.580.8010.9150.620.8020.85100.680.8240.89200.740.9070.99400.820.98附加質(zhì)量系數(shù)估算C.2表D.2吸力錨附加質(zhì)量系數(shù)經(jīng)驗值軸向徑向長度直徑比（L/D）軸向附加質(zhì)量系數(shù)長度直徑比（L/D）徑向附加質(zhì)量系數(shù)1.20.62-1.002.50.785.00.909.00.96∞1.00吸力錨頂部多為一定開孔結(jié)構(gòu)，孔隙率對附加質(zhì)量的影響可粗略估算為公式（C.19）：A33s，p≤5式中：

A33=

A33s

0.7+0.3cosπp?53410?pπp?534A33se28

，5<p<34，5≤p≤34

（C.19）A33s——對應未開孔附加質(zhì)量；p——孔隙率。水動力簡化估算方法規(guī)則波逼近方法采用規(guī)則波逼近吸力錨的方法進行吊裝吸力錨分析，可采用表格、編程的方式進行。301.8302.0倍的有義波高。規(guī)則波波浪周期假設(shè)為跨零周期。簡化計算方法中，被吊裝吸力錨的垂向運動假設(shè)與吊臂頂相同。規(guī)則波波面方程規(guī)則波波面方程可表達為公式（C.20）：ζ=ζa×sin(ω×t?k×x×cosβ?k×y×sinβ) （C.20）式中：ζa——波幅；ω——波浪圓頻率；t——時間（0,0.1,0.2，……，T）k——波數(shù)（k=ω2g）；x和y——吸力錨各劃分部分的重心；β——浪向角。波浪粒子的垂向速度為公式（C.21）：v=ω×ζa×ekz×cos(ω×t?k×x×cosβ?k×y×sinβ) 波浪粒子的垂向加速度為公式（C.22）：v=?ω2×ζa×ekz×sin(ω×t?k×x×cosβ?k×y×sinβ) （C.22）式中：z——吸力錨垂向重心。吊裝吸力錨的垂向運動吊裝吸力錨的垂向運動假設(shè)跟隨吊臂頂?shù)倪\動，吊臂頂?shù)倪\動假設(shè)以一個幅值ηa和規(guī)則周期Tct。當施工時間在30分鐘以內(nèi)時，ηa=3.6×ae；當施工時間在30分鐘以上時，ηa=4.0×ae；ae是吊臂頂?shù)臉藴什?。吸力錨垂向運動、速度和加速度可表達為公式（C.23）、（C.24）、（C.25）：式中：

η=ηa×sin(ωη×t+s)η=ωη×ηa×cos(ωη×t+s)η¨=?ωη2×ηa×sin(ωη×t+s)

（C.23）（C.24）（C.25）η——吸力錨垂向位移；η——吸力錨垂向速度；ηa——吊裝吸力錨的單相位位移幅值（假設(shè)與吊臂頂最大幅值相等）；ωη——吸力錨垂向運動的圓頻率（ωη=2π/TCT）；s——波浪和吊臂頂運動的相位差。垂向水動力作用在吸力錨上的垂向水動力公式（C.26）：F?yd=Fρ+Fm+Fs+Fd （C.26）式中：Fρ——浮力改變量；Fm——水動力質(zhì)量力；Fs——入水沖擊力；Fd——拖曳阻力。浮力改變量吸力錨過水面時的浮力改變量可表達為公式（C.27）：Fρ=ρ×g×δV(ζ?η) （C.27）式中：δV(ζ?η)——相關(guān)垂向運動引起的排水體積改變量；ζ——規(guī)則波水面抬升；η——吸力錨垂向運動位移。水動力質(zhì)量力吸力錨在水中承受的水動力質(zhì)量力可表達為公式（C.28）：Fm=ρ×V×v+A33×v??M×（C.28）式中：A33——附加質(zhì)量；V——排水體積；v上式中定義的質(zhì)量力是慣性力和波浪激勵力的和值。入水抨擊力吸力錨過水面時的入水抨擊力可表達為公式（C.29）：Fs=0.5×ρ×Cs×As×(v?η)2 （C.29）式中；As——入水抨擊投影面積；η——吸力錨垂向速度。拖曳阻力吸力錨過水面時承受的拖曳阻力可表達為公式（C.30）：Fd=0.5ρ×CD×AP×v?y×|(v?y)| （C.30）跨零周期Tz在給定的Hs下分析的跨零周期Tz需滿足公式（C.31）要求：HsgHsg

≤Tz

≤13 （C.31）式中；Hs——波浪有義周期；Tz——波浪跨零周期。若施工程序中有更多Tz限制條件，則需要另外作考慮。飛濺區(qū)吊裝簡化方法簡化方法有以下假設(shè)：被吊裝吸力錨的水平方向尺度小于波長；被吊裝吸力錨垂向運動跟隨吊臂頂部運動；載荷情況主要決定于被吊裝吸力錨與水之間的相對運動，其他模式的運動可以忽略。靜態(tài)重力浸沒吸力錨的靜態(tài)重力可表達為公式（C.32）：Fstatic=M×g?ρ×V×g 公式（C.33）、（C.34）：式中：

Fstatic?min=Mmin×g?ρ×V×gFstatic?max=Mmax×g?ρ×V×g

（C.33）（C.34）Mmin——最小質(zhì)量（與空氣中質(zhì)量相同）；Mmax——最大質(zhì)量（空氣中質(zhì)量及完全注水質(zhì)量）。波浪周期的考慮波浪周期Tz在給定波高Hs下的考慮范圍需滿足公式（C.31）要求。吊臂頂運動簡化方法假設(shè)吸力錨垂向運動與吊臂頂垂向運動相同。吊臂頂?shù)乃俣群图铀俣刃璋ㄗ畲筇卣鲉雾椃淀憫?。波浪粒子運動特征波幅表達為公式（C.35）：?a=0.9×Hs （C.35）簡化方法中，波浪粒子的速度和加速度表達為公式（C.36）、（C.37）：2πTz?4π2πTzzvw=?az2πTzaw=?a2πTz

×eT2×g2 ?4π2×dz×eT2×gz

（C.36）（C.37）式中：vw——特征波浪水粒子速度；aw——特征波浪粒子加速度；?a——特征波浪波幅；d——吸力錨浸沒部分重心至水面的距離。入水抨擊力部分浸沒吸力錨的入水抨擊力可表達為公式（C.38）：Fslam=0.5ρCs×As×vs2 （C.38）式中：vs——入水抨擊速度。vct2+vwvct2+vw2式中：vc——吊鉤下放速度；

vs=vc+

（C.39）vct——吊臂頂特征垂向速度幅值；vw——特征波浪水粒子速度。vctvct2+vw2×k2式中，1.0≤k≤2.0。浮力改變量

vs=vc+

（C.40）部分浸沒吸力錨的浮力改變量可表達為公式（C.41）：Fρ=ρ×δV×g （C.41）式中：δV——靜水面到波峰或波谷。排水體積改變量可估算為公式（C.42）：δV=w

?a2+ηct2 （C.42）質(zhì)量力[(Mi[(Mi+A33i)×act]2+[（ρ×Vi+A33i)×aw]2FMi=

（C.43）式中：Mi——吸力錨在空氣中質(zhì)量；A33i——靜水面到波峰或波谷；act——吊臂頂?shù)奶卣鲉雾椃荡瓜蚣铀俣?；Vi——吸力錨相對于靜水面的排水體積。拖曳阻力作用在吸力錨上的拖曳阻力可表達為公式（C.44）：FDi=0.5×ρ×CD×Api×vr2 （C.44）式中：Api——吸力錨浸沒部分水平面上的投影面積；vct2+vw2vr——吸力錨和水粒子垂向特征相對速度，可表達為公式（C.45）：vrvct2+vw2

（C.45）水動力簡化方法中，考慮各種成分的水動力表達為公式（C.46）：(FD(FD+Fslam)2+(FM?Fρ)2FD——特征拖曳阻力；

Fhyd=

（C.46）Fslam——特征入水抨擊力；FM——特征質(zhì)量力Fρ——浮力變化量。承受波浪沖擊的吸力錨部位，入水沖擊力可認為是該吸力錨部受到的唯一載荷。吊裝系統(tǒng)共振分析MM+A33+?×m×KT0=2π×

（C.47）式中：m——吊索單位長度質(zhì)量；L——吊索長度；K——吊裝系統(tǒng)的剛度；?——考慮吊索質(zhì)量和可能的柔性連接的修正系數(shù)。當波浪周期Tp明顯大于吊裝系統(tǒng)周期T0（TP>1.6T0）（TP?ct>1.3T0）船舶艏向的考慮飛濺區(qū)吊裝分析工況1mFslam，作用于吸力錨頂部，方向向上；浮力改變量Fρ，質(zhì)量力FM和拖曳阻力FD可忽略，這是因為吸力錨水平投影面積較小。1mFslamFρ，質(zhì)量力FM和拖曳阻力FD需要計算。特征垂向相對速度和加速度參考浸沒部分重心計算。接受準則吸力錨總受力吸力錨下放穿過水面承受的特征總受力可表達為公式（C.48）：Ftotal=Fstatic+Fhyd （C.48）式中：Fstatic——吸力錨靜態(tài)重力；Fhyd——吸力錨特征水動力。當有突發(fā)力發(fā)生時，吸力錨承受的特征總受力可表達為公式（C.49）：Ftotal=Fstatic+Fsnap （C.49）式中：Fsnap——突發(fā)力。索具松弛準則突發(fā)力需要盡可能避免，天氣準則需進行調(diào)整以對此進行保證。當水動力大于吸力錨靜態(tài)重力，會發(fā)生突發(fā)力。為避免鋼絲繩和吊索承受突發(fā)力情況，下面的準則需滿足公式（C.50）要求：Fhyd≤0.9×Fstatic?min （C.50）式中，F(xiàn)hyd方向垂向向上。強度準則起吊吸力錨和起吊設(shè)備的能力需進行校核。吸力錨吊點及吊裝索具設(shè)備強度需大于相應各自最大受力。索具設(shè)計計算方法的鉤頭載荷進行計算：FSHL=(W+Wrig)×?WCF （C.51）式中：FSHL——靜態(tài)鉤頭載荷；W——吸力錨設(shè)計重量；Wrig——索具設(shè)計重量；?WCF——重量系數(shù)。式中：FDHL——動態(tài)鉤頭載荷；

FDHL=FSHL×?DAF （C.52）?DAF——動態(tài)放大系數(shù)，由于受風浪影響船舶運動和吊機運動產(chǎn)生。吊裝索具中的單根索具受力，在設(shè)計時可按公式（C.53）進行計算：FDSL=FSL×?WCF×?COG×?DAF×?SKL