吸入式組合樁在水平和豎向拉力作用下的有限元分析.pdf

1、隨著海洋油氣開發(fā)和海上風力發(fā)電的日益興起，海洋工程開始得到迅速發(fā)展，海洋開發(fā)也由近海開始逐漸向深海推進，隨之而來的是深海各種地基給施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在深海中，各種新型的浮式結(jié)構(gòu)投入使用，與淺海平臺所產(chǎn)生的以豎直向下的荷載為主相比，浮式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的是上拔荷載和水平荷載。因此，傳統(tǒng)的以受壓為主的樁基將面臨新的挑戰(zhàn)。近年來，吸入式樁作為一種經(jīng)濟有效的海洋結(jié)構(gòu)物基礎形式受到廣泛關(guān)注，相對于傳統(tǒng)的重力式基礎和鋼管樁基礎，吸入式樁適用于深海軟粘土

2、和砂土，同時能夠節(jié)省鋼材的用量、造價低、工期短和可以重復使用等優(yōu)點，這些特性使其具有更廣闊的發(fā)展空間。吸入式組合樁是由多個吸入式單樁組合而成，兼有吸入式單樁的優(yōu)點外，同時還具有調(diào)節(jié)精度更高和更加穩(wěn)固的優(yōu)點。目前，針對不同荷載共同作用下吸入式組合樁的穩(wěn)定性和受力特性研究及其理論分析等方面仍處于探索階段。因此，對于吸入式組合樁基礎在不同荷載共同作用下的變形機理及承載特性開展深入而具體的理論分析和數(shù)值計算具有重要的科學意義和工程實用價值。本文

3、采用大型有限元軟件ABAQUS進行三維非線性數(shù)值分析，采用位移控制的方法，分別對均質(zhì)軟粘土地基中吸入式組合樁在不同加載模式下的破壞機制和承載特性進行了數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明：
　?。?）在豎向上拔荷載作用下的吸入式組合樁，長徑比越大，樁被拔出時被帶出的土塞位移越大；不同樁間距的吸入式組合樁帶出的土塞位移相同。
　?。?）在水平拉力荷載作用下，隨著錨系位置的改變，吸入式組合樁會發(fā)生前傾轉(zhuǎn)動破壞、平移滑動破壞和后仰轉(zhuǎn)動破壞三種不

4、同的失穩(wěn)破壞模式。
　?。?）長徑比越大，吸入式組合樁的抗拔極限承載力和水平承載力都會增大；樁間距越大，吸入式組合樁的水平承載力都會增大，但是抗拔極限承載力不變。
　?。?）隨著長徑比的增大，吸入式組合樁豎向和水平荷載下的破壞包絡線呈向外擴張的趨勢，表明吸入式組合樁的極限承載力提高；對比不同樁間距的吸入式組合樁的破壞包絡線，只有當ω＜45°時，包絡線才會向外擴張，因此當ω＜45°時承載力的才會提升；當ω＞45°時，承載力的提