嵌入式筒型結(jié)構(gòu)土壓力計算及穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著世界海運貿(mào)易的繁榮，港口、海岸工程建設(shè)迅速發(fā)展，導(dǎo)致地質(zhì)條件優(yōu)良的海岸線所剩不多，港口、海岸工程開始向深厚軟土、淤泥地質(zhì)等不良地基條件發(fā)展。傳統(tǒng)的重力式結(jié)構(gòu)、高樁結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)在此類地基上施工，或地基處理費用太高，或施工困難，往往難以滿足工程建設(shè)的要求。嵌入式筒型結(jié)構(gòu)（或稱橢圓形筒形基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)）是2013年應(yīng)用于連云港港徐圩港區(qū)東防波堤的一種新型結(jié)構(gòu)，適用于淤泥質(zhì)海床和深厚軟土等不良地基條件，具有造價低，可在陸地預(yù)制、海上安裝，工期短等優(yōu)

2、勢。隨著我國港口大型化、深水化的發(fā)展趨勢，嵌入式筒型結(jié)構(gòu)在軟土地基上，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是，嵌入式筒型結(jié)構(gòu)不同于重力式結(jié)構(gòu)和高樁結(jié)構(gòu)，由于嵌入在土中，結(jié)構(gòu)與地基土的相互作用復(fù)雜，土壓力分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)在水平荷載下的穩(wěn)定性等諸多方面尚無成熟的計算理論和方法，因此亟需開展相關(guān)理論研究，發(fā)展完善嵌入式筒型結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)理論體系。為此，本文采用擬靜力法對波浪荷載作用下嵌入式筒型結(jié)構(gòu)與土的相互作用機制、結(jié)構(gòu)受力計算和穩(wěn)定性分析進(jìn)行系統(tǒng)深入的

3、研究，論文主要包括以下的內(nèi)容:
　　1、針對嵌入式筒型結(jié)構(gòu)在淤泥質(zhì)海床上的工作機理和破壞模式，建立結(jié)構(gòu)在軟土地基上的理論計算簡化模型，提出適用于該模型的土壓力、摩阻力、地基反力的計算方法，由靜力平衡方程，求解得到維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的水平極限荷載。
　　2、在大型通用有限元分析軟件ANSYS平臺上，建立水平荷載作用下嵌入式筒型結(jié)構(gòu)在軟土地基上的有限元計算模型。通過施加水平集中荷載的方法模擬結(jié)構(gòu)所受波浪力作用，并變化集中荷載值，分析結(jié)

4、構(gòu)在不同波浪力作用下的位移情況。
　　(1)根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，確定結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的運動形式，繪制荷載-位移曲線，根據(jù)荷載-位移曲線及結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的位移標(biāo)準(zhǔn)確定結(jié)構(gòu)的破壞模式及水平極限承載力，并與理論計算的結(jié)果進(jìn)行對比。
　　(2)根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果，研究筒外土壓力沿埋深及徑向的分布規(guī)律;研究筒內(nèi)的土壓力沿埋深分布規(guī)律，并分析筒內(nèi)土對維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用。
　　(3)模擬結(jié)構(gòu)設(shè)置隔板和不設(shè)置隔板兩種情況，研究隔板對土壓力分

5、布的影響，分析隔板對維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的作用。
　　(4)模擬蓋板與筒內(nèi)土是否接觸兩種情況，研究兩種情況下土壓力分布規(guī)律及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的差異。
　　(5)通過設(shè)置土體不同的粘聚力、內(nèi)摩擦角和重度等參數(shù)值，分析土體參數(shù)對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。
　　(6)設(shè)置下筒與持力土層不同的摩擦系數(shù)，分析筒端摩擦力對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。設(shè)置下筒嵌入持力土層不同的深度，分析嵌入深度對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。
　　研究結(jié)果表明，嵌入式筒型結(jié)構(gòu)在水平波浪力的作