Ultralange Pfähle werden aufgrund ihrer Anpassungsfähigkeit an weiche Tiefwasserböden häufig im Bau von Offshore-Anlegestellen eingesetzt. Aufgrund der größeren Pfahllänge und der längeren freien Pfahllänge im Vergleich zu herkömmlichen Pfählen und einem höheren Schlankheitsgrad besteht jedoch ein Risiko für Versagen durch Knicken und Instabilität. Unter der Einwirkung zyklischer Lasten wie Wellen und Meeresströmungen treten im seitlichen weichen Ton zyklische Schwächungseffekte der Festigkeit und Abnahme der Steifigkeit auf, die das Risiko des Knickversagens ultralanger Pfähle weiter erhöhen. Vor diesem Hintergrund wurde basierend auf der Sekundärentwicklungsplattform der ABAQUS-Finite-Elemente-Software unter Verwendung des USDFLD-Unterroutinen und der Programmiersprache FORTRAN ein numerisches Berechnungsmodell für die Schwächung der Festigkeit und Abnahme der Steifigkeit des weichen Tons entwickelt, das auf vorhandenen experimentell ermittelten Gesetzen basiert. Die numerischen Berechnungsergebnisse wurden mit Zentrifugenversuchen verglichen, wodurch die Angemessenheit und Zuverlässigkeit der entwickelten USDFLD-Unterroutine bestätigt wurde. Anschließend wurde ein numerisches Berechnungsmodell für ultralange Pfähle auf weichen Tiefwasserböden erstellt und eine Studie zur Knickstabilität durchgeführt, wobei die Möglichkeit des Knickversagens ultralanger Pfähle geklärt und der spezifische Einfluss der alleinigen Berücksichtigung von Festigkeitsschwächung, Steifigkeitsabnahme sowie der gleichzeitigen Berücksichtigung beider auf die Knickstabilität untersucht wurde. Die Studienergebnisse zeigen, dass die kritischen Knicklastwerte um 3,5 %, 7,9 % bzw. 11,0 % und die maximalen Schubkräfte im Pfahl bei Instabilität um 3,6 %, 17,1 % bzw. 22,1 % verringert wurden, was darauf hinweist, dass der zyklische Schwächungseffekt im weichen Ton das Risiko des Knickversagens ultralanger Pfähle signifikant erhöht. Die Ergebnisse bieten eine Referenz für die Erforschung ähnlicher ingenieurtechnischer Probleme.

ultralange Pfähle; Knickversagen; weiche Tiefwasserböden; Festigkeitsschwächung; Steifigkeitsabnahme