大型储油罐碎石桩复合地基变形三维有限元数值分析

发布时间：2018-03-02 09:01

  本文关键词： 碎石桩 有限元 差异沉降 充水预压法 储罐群　出处：《中国海洋大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：大型储罐的特点是直径大,荷载重,储罐基础容易发生不均匀沉降,会造成罐壁的局部失稳,对储罐安全造成严重威胁,因此需对其进行地基处理。振冲碎石桩法复合地基施工相对比较简易,能达到良好处理效果,广泛应用于大型油罐的地基处理。同时,复合地基建设完成后,采用充水预压法对其进行进一步加固,可以在很大程度上加速地基处理的速度。本文以江苏仪征15万立方米超大型浮顶油罐建设项目为例,结合相关监测数据,采用大型有限元Plaxis软件,分别建立超大型油罐碎石桩复合地基的二维和三维有限元模型,并对其分别进行弹塑性数值模拟和相应计算,与现场检测数据对比,验证有限元模型的可用性,将二维模型计算数据、三维模型计算数据与实测值对比,分析三维模型的计算优势。利用有限元模型,进一步讨论了不同荷载和地基刚度下碎石桩复合地基的长桩、短桩分布范围对复合地基差异沉降的影响。得出以下结论：①可通过plaxis软件对大型储油罐碎石桩复合地基进行二维和三维的有限元数值模拟,模拟计算结果与实测结果对比趋势相同,三维模拟结果更接近于实测值,证明此有限元模拟的参数设定及简化方法是合理的,建议在实际工程应用中采用三维数值模拟计算；②碎石桩复合地基三维数值模拟得出的储油罐底板沉降值、环墙沉降值、罐外地表沉降值均满足设计要求。罐外地表土沉降值随着距油罐中心的增加而逐渐减小,距油罐中心70m(0.7D)处地表沉降已基本为0,在实际工程中可忽略不计；③调整碎石桩的分布范围可有效降低复合地基的差异沉降。对于本案例来说,长桩布置范围为0-23 m,中桩布置范围为23-34m时复合地基差异沉降最小,通过调整碎石桩布置范围可以有效减小差异沉降。现实过程中建造油罐时通常会由多个储油罐进行一定布置形成油罐群,由于工程场地的限制,储油罐之间距离相对较近,各个储罐地基的孔隙水压力和有效应力相互叠加,使复合地基发生进一步下沉,非常容易产生储油罐的产生不均匀沉降,对其安全使用造成严重威胁。为研究罐群效应对油罐沉降的影响,本文结合中石化仪征大型储油罐项目,通过选取合适的材料模型并对碎石桩进行合理的简化后,建立由两个大型油罐构成的储罐群的有限元模型,通过分布加荷的模拟计算,得到与现实监测的数据比较相近的计算结果,从而证明此模型是有效的。在此基础上,分析在不同的充水加荷方法下,各油罐复合地基沉降和差异沉降受到的影响,进而确定合理的充水方案,为今后开展类似工程提供参考。得出以下结论：①利用plaxis软件可以对储罐群进行有限元数值模拟,模型计算的结果与实测结果近似,本文中各土层材料参数取值及碎石桩简化方法是合理的。②对于两个直径100m,罐中心距离140m(1.4D)的储罐,地基沉降受到罐群效应影响,其影响程度与油罐地基所受荷载成反比。具体表现为油罐底板靠近罐群内侧边缘产生相对较大沉降,罐体向罐群内侧倾斜。③当两个储油罐分别充水时,充水较早的罐底板变形大于充水晚的罐体,采用分别充水方法的罐体沉降量大于采用同步充水的罐体沉降量。今后工程中,在对由两个油罐组成的罐群进行充水预压时,可采用同时充水的方案,可以最大地减少差异沉降,确保油罐安全使用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU470

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