双层地基中受扭单桩承载变形机理研究

发布时间：2020-04-19 08:05

【摘要】：近年来,随着我国近海资源的大力开发,跨海大桥及海上风力发电塔、海上钻井平台等工程不断涌现,而桩基础由于具有较高的承载力、沉降变形小及施工便捷等诸多优点,在此类工程中得到了广泛应用。但由于这类工程所处的特殊环境,其上部结构时常受到诸如波浪、风、轮船撞击以及上部结构施工等产生的水平荷载作用,且这些水平荷载往往以偏心力的形式作用于桩基础,导致其桩基础除了受到竖向力、水平力及弯矩的作用外,还承受着可能致使基桩破坏的扭矩荷载作用。为此,本文基于已有研究成果并结合国家自然科学基金项目(NO:51578231;NO:51378197),针对双层地基中受扭单桩承载变形机理进行了理论分析和数值仿真模拟研究,主要工作如下:首先,假定各层地基土的剪切模量沿深度呈非线性变化(幂函数分布),同时认为桩周土体中的塑性区随扭矩增加由地表沿深度逐步开展,并考虑桩-土接触面上的极限摩阻力随深度亦呈幂函数形式的非线性变化,由此建立出桩顶作用扭矩荷载时的桩身扭转控制方程,进而导得求解桩顶及桩身的扭矩与扭转角等理论计算公式。在此基础上,采用MATLAB编制了相应的计算程序,据此完成了参数分析,获得了桩体剪切模量、桩径、土体参数等对桩顶受扭响应的影响规律。其次,基于ABAQUS有限元软件平台,建立了“上硬下软”双层粘性土地基中单桩受扭的3D数值分析模型,通过将模型的计算结果与已有研究成果进行对比分析,验证了所建模型的可靠性,进而讨论了上下层土体强度比、上层土体相对厚度、桩身长径比以及桩底粗糙程度等因素对置于“上硬下软”双层粘土地基中的单桩受扭响应的影响规律。最后,基于数值分析结果,进一步分析了桩身受扭后桩周土体中的应力分布情况,并探讨了单桩的受扭破坏机理,进而通过数据拟合得到了桩顶极限扭转角的简化计算公式,可供工程设计参考。
【图文】：

跨海大桥,桩基础,塔桩,风力发电

跨海大桥桩基础

塔桩,风力发电,跨海大桥,桩基础

海上风力发电塔桩基础
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU473.1

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