本文選題：承載力 + 沉井��； 參考：《西南交通大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：把已建造成型的井筒或者箱體(帶底板的井筒)按邊排土邊下沉的方式沉入地下,即為沉井或沉箱。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的蓬勃發(fā)展,沉井因其整體性好、剛度大等特點(diǎn)越來越成為跨江跨海大橋主塔基礎(chǔ)、錨碇以及大型水工構(gòu)筑物的首選方案。滬通長(zhǎng)江大橋主塔基礎(chǔ)位于超過兩百米厚的第四系全新統(tǒng)(Q4)的河流相、河湖相以及濱海相沉積覆蓋的土層中。沉積時(shí)間短、前期壓力小、承載力小、易沉降變形等是其主要特征。本文結(jié)合滬通長(zhǎng)江大橋主塔基礎(chǔ)的超大截面沉井的設(shè)計(jì)和施工,通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與監(jiān)測(cè)、室內(nèi)大比例尺模型試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬等手段,開展了深埋大截面沉井地基土的破壞機(jī)理和承載能力的相關(guān)研究,進(jìn)行的工作和取得的結(jié)論如下:1.沉井在下沉施工階段,是一種工具性的圍護(hù)結(jié)構(gòu),其承載能力通過刃腳承載力和側(cè)壁摩阻力體現(xiàn)。(1)對(duì)于刃腳承載力,本文通過假設(shè)刃腳下土體的破壞機(jī)構(gòu)推導(dǎo)了基于極限分析的上限解,并通過理論分析對(duì)其破壞機(jī)構(gòu)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證。對(duì)于無重度土上基礎(chǔ)的極限承載力上限解,刃腳上限解在特定狀態(tài)下與已經(jīng)驗(yàn)證的精確解吻合良好。(2)通過數(shù)值模擬進(jìn)一步對(duì)上限解的計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證分析,并討論刃腳踏面相對(duì)寬度和斜面角度對(duì)刃腳承載力的影響。刃腳承載力隨踏面相對(duì)寬度先增大后減小,接觸面摩擦角δ=0.5φ時(shí)變化幅度較δ=0時(shí)平緩;在相同斜面角度下,承載力隨踏面相對(duì)寬度的變化趨勢(shì)大致相同;刃腳在不同土體中的承載力差異巨大;在δ=0.5φ時(shí)刃腳的承載力有顯著增大,而且在土體內(nèi)摩擦角不同時(shí)的差異性也較δ=0更加明顯。(3)結(jié)合沉井下沉施工階段承載能力的分析,將傳統(tǒng)的對(duì)沉井突沉的研究擴(kuò)展至埋深較淺和埋深較淺兩種情況。二者的誘發(fā)因素存在一定差異。埋深較淺時(shí),突沉的主要誘發(fā)因素為一側(cè)刃腳處土體的豎向抗力突然減弱,由于缺乏有效的側(cè)向支撐,突沉通常會(huì)引起沉井姿態(tài)的顯著變化;埋深較深時(shí),突沉主要誘發(fā)因素為沉井側(cè)摩阻力局部應(yīng)力集中的突然降低,由于周邊土體對(duì)沉井的有效側(cè)向支撐作用,突沉后沉井姿態(tài)不會(huì)發(fā)生明顯變化;(4)由于不同土體工程特性的差異和分布的不確定性,以及沉井下沉過程中不可避免的姿態(tài)變化,對(duì)于沉井與地基土之間的相互作用目前從理論上難以精確把握。通過理論定性分析指導(dǎo)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的定量參考,二者相輔相成,在沉井下沉過程中可以給出相對(duì)可靠的施工建議和實(shí)時(shí)預(yù)警,為沉井安全、有序的下沉提供有效保障。2.在沉井建成使用階段,沉井的作為深埋大型剛性基礎(chǔ),其承載能力就是在地基土不發(fā)生超出預(yù)期沉降時(shí)所能承受荷載的能力。(1)通過靜載模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn),砂土地基的破壞具有明顯漸進(jìn)破壞特征。剛性基礎(chǔ)基底與土體的接觸應(yīng)力也隨著地基土的漸進(jìn)破壞出現(xiàn)顯著的重分布。在荷載施加初期,基底接觸應(yīng)力和土中應(yīng)力分布均為均勻增長(zhǎng);隨著荷載增加,基礎(chǔ)邊緣開始出現(xiàn)屈服,屈服區(qū)域的基底接觸應(yīng)力不再繼續(xù)增長(zhǎng),接觸應(yīng)力出現(xiàn)峰值,土中相應(yīng)位置的水平應(yīng)力出現(xiàn)顯著增長(zhǎng);隨著荷載繼續(xù)增加,屈服區(qū)域由基礎(chǔ)邊緣向基礎(chǔ)中心擴(kuò)展,接觸應(yīng)力的峰值也隨之向基礎(chǔ)中心移動(dòng),土中水平應(yīng)力的峰值向深部方向移動(dòng)。(2)本文從沉降控制的角度出發(fā),將大型基礎(chǔ)荷載作用的不同階段和傳統(tǒng)基礎(chǔ)的破壞模式統(tǒng)一起來,將不同破壞模式下的基礎(chǔ)承載能力研究轉(zhuǎn)化為同一模式下不同階段的研究。在壓密階段,地基土尚未出現(xiàn)剪切塑性區(qū),整體處于彈性壓縮狀態(tài),此時(shí),若基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)不可控沉降,可以視為沖切破壞;在局部剪切剪切階段,地基土屈服區(qū)域尚未聯(lián)通,此時(shí),若基礎(chǔ)已經(jīng)出現(xiàn)不可控沉降,可以視為局部剪切破壞。(3)基于被動(dòng)土壓力原理推導(dǎo)了地基土漸進(jìn)破壞公式,根據(jù)公式可確定屈服區(qū)域的寬度,進(jìn)而確定基底接觸應(yīng)力的分布。q0≤cNc+qN 時(shí),地基土整體處于彈性狀態(tài),接觸應(yīng)力為均勻分布;cNc+qNq≤q0≤qu時(shí),地基土處于局部剪切狀態(tài),屈服區(qū)域基底接觸應(yīng)力為均勻分布和梯形分布的組合,屈服區(qū)域下土體因在不同荷載下從邊緣向中心逐漸達(dá)到極限狀態(tài)而呈現(xiàn)梯形分布,彈性區(qū)域仍為均勻分布。(4)通過高圍壓下砂土三軸試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)砂土的壓縮分為兩個(gè)階段:彈性壓縮階段和屈服壓縮階段,并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了砂土壓縮模量在不同荷載和圍壓下的簡(jiǎn)易修正公式,為本文的基于沉降控制的承載力計(jì)算方法的驗(yàn)證提供參考。(5)提出基于沉降控制的大型沉井基礎(chǔ)承載力設(shè)計(jì)方法。結(jié)合基礎(chǔ)底面接觸應(yīng)力分布,在計(jì)算中不考慮屈服區(qū)域的承載能力,采用荷載增量和荷載施加后環(huán)境下砂土的壓縮模量通過一定量的迭代計(jì)算,即可得到以基礎(chǔ)遠(yuǎn)期沉降為控制指標(biāo)的基礎(chǔ)承載力設(shè)計(jì)值。
[Abstract]:This paper studies the damage mechanism and bearing capacity of deep - buried large - section caisson foundation by means of field test and monitoring , large - scale model test , theoretical analysis and numerical simulation . ( 3 ) According to the analysis of the bearing capacity of the sinking construction stage of the sinking well , the traditional method of sinking settlement is extended to shallow and shallow depth . ( 2 ) In this paper , based on the analysis of settlement control , the different stages of foundation load and the failure mode of traditional foundation are unified , and the basic bearing capacity of foundation soil is transformed into two stages under different loading conditions .
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U443.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1957774