發(fā)布時間：2018-02-11 05:30

  本文關(guān)鍵詞： 桶形基礎(chǔ) 模型試驗 負壓下沉 承載機理 抗拔特性 有限元　出處：《天津大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：桶形基礎(chǔ)是一種適宜于軟土地基上的新型港口水工基礎(chǔ)形式,與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)形式相比,在節(jié)省建設成本、縮短施工時間、承受風浪荷載等方面具有較為顯著的優(yōu)點。近年來桶形基礎(chǔ)已成功應用于系泊錨、防波堤、海洋平臺和風電基礎(chǔ)等工程中,取得了良好的效果。然而作為海洋工程一種新型結(jié)構(gòu)型式,桶形基礎(chǔ)下沉承載等方面的計算沒有現(xiàn)成的規(guī)范可參考,桶形基礎(chǔ)與地基土體間復雜的相互作用使得此類結(jié)構(gòu)的承載機理與破壞形態(tài)一直未有明確的界定。為此,本文通過模型試驗和有限元模擬分析,對黏土地基中桶形基礎(chǔ)的下沉機理和承載特性等方面進行了比較深入的研究,本文的工作內(nèi)容和特色如下:1、通過黏土地基中桶形基礎(chǔ)室內(nèi)模型試驗,研究了桶體液壓下沉、負壓下沉特性、豎向承載能力以及不同抗拔速率對抗拔承載力的影響等問題。試驗結(jié)果為后文研究桶形基礎(chǔ)液壓下沉有限元分析、負壓下沉計算方法以及土塞特性、桶土相互作用機理、豎向承載力計算方法和不同上拔速率下桶形基礎(chǔ)抗拔特性提供依據(jù)。2、系統(tǒng)總結(jié)了近幾十年來對于巖土下沉貫入數(shù)值模擬的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài),闡述各種數(shù)值模擬方法的相關(guān)原理、主要特征以及優(yōu)缺點。通過CEL有限元法對桶形基礎(chǔ)室內(nèi)液壓下沉模型試驗進行了模擬,計算結(jié)果與試驗吻合較好,此方法可為桶形基礎(chǔ)及其他海洋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的貫入模擬提供有益參考。3、結(jié)合桶形基礎(chǔ)負壓下沉模型試驗,對桶體負壓下沉時沉貫阻力和土塞的產(chǎn)生和發(fā)展特性進行研究。桶形基礎(chǔ)在負壓下沉過程中,當施加的負壓大于所需負壓時桶體才會下沉;當所施加的負壓值超過允許負壓值時,過大的負壓導致桶底土體發(fā)生反向地基承載力破壞,破壞的土體將在負壓的作用下“吸入”桶內(nèi)導致土體上升。同時闡述分析了施加負壓大小與土塞隆起參數(shù)的關(guān)系。4、通過有限元分析研究桶形基礎(chǔ)豎向荷載作用下,桶內(nèi)土體應力情況與桶裙、桶壁抗力的變化趨勢,闡述桶形基礎(chǔ)豎向荷載下的承載特性。提出黏土地基中桶形基礎(chǔ)豎向承載力的計算方法,可為桶形基礎(chǔ)豎向承載力的設計與計算提供依據(jù)。5、研究結(jié)果表明,在不同的加載速率和不同的排水條件下軟弱土地基中孔隙水壓力消散程度不同,桶形基礎(chǔ)可能發(fā)生局部剪切破壞、底部張力破壞與整體破壞三種不同的豎直上拔失效模式。利用有限元分析,探討了不同失效模式下桶形基礎(chǔ)上拔破壞機理,及組成抗拔承載力各部分抗力的變化情況。并通過試驗和計算結(jié)果與理論公式進行對比,提出了適宜的抗拔承載力計算公式。6、以福建近海某風電基礎(chǔ)工程為依托,對海上風機單筒基礎(chǔ)的承載特性進行了三維有限元數(shù)值分析。計算結(jié)果表明,在成層土地基中基礎(chǔ)受到外荷載時,基礎(chǔ)內(nèi)部土體產(chǎn)生屈服變形,使得其承載特性不同于傳統(tǒng)的極限平衡方法。兩者之間的差異使得實際的地基承載能力比極限平衡方法計算所得的要小。
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【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU470
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本文編號：1502310