本文關(guān)鍵詞： 桶形基礎(chǔ) 模型試驗(yàn) 負(fù)壓下沉 承載機(jī)理 抗拔特性 有限元　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)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(shè)成本、縮短施工時間、承受風(fēng)浪荷載等方面具有較為顯著的優(yōu)點(diǎn)。近年來桶形基礎(chǔ)已成功應(yīng)用于系泊錨、防波堤、海洋平臺和風(fēng)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(jì)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(fù)雜的相互作用使得此類結(jié)構(gòu)的承載機(jī)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(yàn)和有限元模擬分析,對黏土地基中桶形基礎(chǔ)的下沉機(jī)理和承載特性等方面進(jìn)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(yàn),研究了桶體液壓下沉、負(fù)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(yàn)結(jié)果為后文研究桶形基礎(chǔ)液壓下沉有限元分析、負(fù)壓下沉計(jì)算方法以及土塞特性、桶土相互作用機(jī)理、豎向承載力計(jì)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(diǎn)。通過CEL有限元法對桶形基礎(chǔ)室內(nèi)液壓下沉模型試驗(yàn)進(jìn)行了模擬,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)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(fù)壓下沉模型試驗(yàn),對桶體負(fù)壓下沉?xí)r沉貫阻力和土塞的產(chǎn)生和發(fā)展特性進(jìn)行研究。桶形基礎(chǔ)在負(fù)壓下沉過程中,當(dāng)施加的負(fù)壓大于所需負(fù)壓時桶體才會下沉;當(dāng)所施加的負(fù)壓值超過允許負(fù)壓值時,過大的負(fù)壓導(dǎo)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(fù)壓的作用下“吸入”桶內(nèi)導(dǎo)致土體上升。同時闡述分析了施加負(fù)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(yīng)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(jì)算方法,可為桶形基礎(chǔ)豎向承載力的設(shè)計(jì)與計(jì)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(jī)理,及組成抗拔承載力各部分抗力的變化情況。并通過試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果與理論公式進(jìn)行對比,提出了適宜的抗拔承載力計(jì)算公式。6、以福建近海某風(fēng)電基礎(chǔ)工程為依托,對海上風(fēng)機(jī)單筒基礎(chǔ)的承載特性進(jìn)行了三維有限元數(shù)值分析。計(jì)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(shí)際的地基承載能力比極限平衡方法計(jì)算所得的要小。
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【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU470
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本文編號：1502310