本文關(guān)鍵詞：水平荷載作用下筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載性能數(shù)值分析

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【摘要】：為了迎對(duì)加入WTO后國(guó)際航運(yùn)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng),我國(guó)的港口航道和海岸工程得到了前所未有的發(fā)展。近些年來隨著船舶吃水深度的增大,防浪建筑物以及無掩護(hù)碼頭開始向深海水域拓展,但在我國(guó)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最活躍的長(zhǎng)江口、珠江口、天津渤海灣等海岸地區(qū),廣泛分布著軟土地質(zhì)。由于傳統(tǒng)的防波堤對(duì)地基條件要求較高,不能適應(yīng)軟土地質(zhì)條件,所以尋求在浪大、流急、水深和軟土地質(zhì)等不利自然環(huán)境條件下建設(shè)深水防波堤結(jié)構(gòu)就成為海岸工程界各個(gè)科研、設(shè)計(jì)和施工單位面臨的嚴(yán)峻問題。筒型基礎(chǔ)深水防波堤是近幾年才出現(xiàn)的一種新型港口與海岸工程建筑物,它適用于較深水域且海底為軟土地基的海岸條件,同時(shí)該新型結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)場(chǎng)工作量少、施工簡(jiǎn)單和工期短等優(yōu)點(diǎn)。因此在我國(guó)筒型基礎(chǔ)深水防波堤是一種具有巨大優(yōu)勢(shì)的新型防波堤結(jié)構(gòu),具有廣闊的應(yīng)用前景。由于該種新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的時(shí)間較短,結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,所以其相關(guān)理論研究還不完善。筒型基礎(chǔ)深水防波堤的極限承載力是在其承受荷載破壞時(shí)呈現(xiàn)的特性,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一般很少能達(dá)到破壞的荷載,且不容易觀測(cè)到,離心機(jī)試驗(yàn)由于高速運(yùn)轉(zhuǎn)不能對(duì)基礎(chǔ)筒上土壓力及其達(dá)到極限承載力的過程進(jìn)行細(xì)致研究,而有限元數(shù)值分析正好彌補(bǔ)這些不足。本文將應(yīng)用大型有限元軟件ABAQUS圍繞著水平荷載作用下筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒土壓力和其承載性能進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究,主要包括以下幾個(gè)方面。1.通過分析筒型基礎(chǔ)深水防波堤承受水平荷載直至破壞的過程,得出筒型基礎(chǔ)深水防波堤達(dá)到極限承載力時(shí),在背浪側(cè)基礎(chǔ)筒下部及外部土體形了位移較大的楔形體破壞區(qū)域;隨著水平荷載的不斷增加,背浪側(cè)地基土體的塑性應(yīng)變區(qū)增大,土體破壞時(shí)塑性應(yīng)變區(qū)連成貫通區(qū)域,所以改善背浪側(cè)基礎(chǔ)筒外側(cè)的地基土體可以有效的提高筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力,本文認(rèn)為筒型基礎(chǔ)深水防波堤達(dá)到極限承載力時(shí)的失穩(wěn)模式是防波堤迎浪側(cè)發(fā)生向上位移,背浪側(cè)發(fā)生向下位移,整個(gè)結(jié)構(gòu)繞基礎(chǔ)筒下面某點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)背浪側(cè)地基土體出現(xiàn)完整的塑性區(qū),防波堤發(fā)生大位移或大角度的轉(zhuǎn)動(dòng)失穩(wěn)。2.通過變動(dòng)參數(shù)對(duì)比計(jì)算,得出不同土體、壓重以及長(zhǎng)徑比對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響。隨著土體的變形模量、抗剪強(qiáng)度的增加,防波堤的承載力和極限承載力隨之增加,但當(dāng)變形模量增加到一定值后,其對(duì)防波堤的極限承載力影響不顯著;筒型基礎(chǔ)深水防波堤上的壓重在一定范圍內(nèi)有助于提高其極限承載力,當(dāng)壓重超過該范圍,其對(duì)應(yīng)的極限承載力會(huì)減小;當(dāng)荷載較小時(shí),基礎(chǔ)筒長(zhǎng)徑比對(duì)承載力的影響較小,當(dāng)荷載超過某一值后,承載力隨長(zhǎng)徑比的增加而增加;本文認(rèn)為提高基礎(chǔ)筒的長(zhǎng)徑比或土體的抗剪強(qiáng)度,可顯著提高筒型基礎(chǔ)深水防波堤的極限承載力,該結(jié)論將為港口工程的設(shè)計(jì)和施工人員提供初步理論依據(jù)。3.通過分析不同水平荷載下筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒內(nèi)部、外部以及基礎(chǔ)筒壁底部和基礎(chǔ)筒底部的土壓力變化特性,得出隨著水平荷載的增加,防波堤迎浪側(cè)基礎(chǔ)筒上的土壓力不斷減小,背浪側(cè)基礎(chǔ)筒上的土壓力不斷增加,迎浪側(cè)基礎(chǔ)筒外部產(chǎn)生主動(dòng)土壓力,背浪側(cè)基礎(chǔ)筒外側(cè)產(chǎn)生被動(dòng)土壓力;當(dāng)達(dá)到一定荷載后,迎浪側(cè)基礎(chǔ)筒上部與土體有分開的趨勢(shì);基礎(chǔ)筒內(nèi)土壓力變化不明顯,為了簡(jiǎn)便實(shí)際工程對(duì)其穩(wěn)定性計(jì)算,建議將其簡(jiǎn)化成靜止土壓力;筒型基礎(chǔ)深水防波堤主要依靠基礎(chǔ)筒壁上的土壓力及摩擦阻力抵抗外部荷載以維持其穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：有限元 筒型基礎(chǔ)深水防波堤 承載力 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：大連海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U656.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 筒型基礎(chǔ)深水防波堤研究背景9-11
• 1.2 筒型基礎(chǔ)深水防波堤研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 物理模型試驗(yàn)研究11-13
• 1.2.2 有限元分析法13-14
• 1.2.3 極限平衡法14-15
• 1.3 筒型基礎(chǔ)深水防波堤的研究意義和主要研究工作15-17
• 2 有限元軟件的介紹及防波堤模型的建立17-29
• 2.1 有限元分析軟件ABAQUS簡(jiǎn)介17-18
• 2.2 ABAQUS在巖土工程中的適用性18
• 2.3 ABAQUS計(jì)算中的非線性介紹18-22
• 2.3.1 幾何非線性19
• 2.3.2 邊界非線性19-21
• 2.3.3 材料非線性21-22
• 2.4 地基土體的本構(gòu)模型介紹22-25
• 2.5 筒型基礎(chǔ)深水防波堤模型計(jì)算域的選取及邊界條件的設(shè)置25-26
• 2.6 地基土體與防波堤結(jié)構(gòu)接觸面模擬和網(wǎng)格劃分26-27
• 2.7 地基土體初始應(yīng)力場(chǎng)的生成27-28
• 2.8 本章小結(jié)28-29
• 3 筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的分析29-54
• 3.1 極限承載力狀態(tài)的簡(jiǎn)介29-31
• 3.2 筒型基礎(chǔ)深水防波堤有限元模型合理性的的驗(yàn)證31-32
• 3.3 不同水平荷載下筒型基礎(chǔ)深防波堤和地基土體的相互作用32-42
• 3.3.1 不同水平荷載下地基土體位移變形的分析33-35
• 3.3.2 不同水平荷載下防波堤和地基土體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的分析35-37
• 3.3.3 不同水平荷載下地基土體塑性應(yīng)變區(qū)的分析37-40
• 3.3.4 筒型基礎(chǔ)深水防波堤極限承載力下失穩(wěn)模式的特性分析40-42
• 3.4 地基土體參數(shù)對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響42-46
• 3.4.1 抗剪強(qiáng)度對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響42-44
• 3.4.2 變形模量對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響44-46
• 3.5 不同壓重對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響46-48
• 3.6 不同長(zhǎng)徑比對(duì)筒型基礎(chǔ)深水防波堤承載力的影響48-52
• 3.6.1 筒型基礎(chǔ)深水防波堤迎浪側(cè)和背浪側(cè)豎向位移的變化分析48-49
• 3.6.2 不同長(zhǎng)徑比下筒型基礎(chǔ)深水防波堤地基土體塑性應(yīng)變區(qū)的分析49-51
• 3.6.3 不同長(zhǎng)徑比下筒型基礎(chǔ)深水防波堤的承載力分析51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-54
• 4 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒土壓力數(shù)值分析54-66
• 4.1 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒豎向路徑土壓力分析55-58
• 4.2 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒環(huán)向路徑土壓力分析58-61
• 4.2.1 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒外部環(huán)向土壓力分析58-60
• 4.2.2 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒內(nèi)部環(huán)向土壓力分析60-61
• 4.3 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒壁底部和基礎(chǔ)筒底部土壓力分析61-64
• 4.3.1 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒壁底部土壓力分析61-63
• 4.3.2 筒型基礎(chǔ)深水防波堤基礎(chǔ)筒底部土壓力分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 主要結(jié)論66-67
• 5.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號(hào)：665946