水平循环荷载下砂土中管桩动力响应研究

发布时间：2020-06-29 11:41

【摘要】：海上风电单桩基础主要为开口管桩,其承受的荷载十分复杂,包括波浪、风和水流等动荷载。本文通过采用大型室内模型试验,研究不同加载形式下开、闭口管桩的动力特性。并通过颗粒流PFC软件对沉桩过程和水平循环加载模型试验进行数值模拟,研究桩径、荷载幅值、加载路径、桩端形式等因素对动荷载下管桩特性的影响。本文主要研究结论如下:(1)室内沉桩试验研究发现,闭口管桩的沉桩阻力、桩外侧摩阻力、影响范围均大于开口管桩;开、闭口管桩各部分阻力均随沉桩深度的增加而逐渐增大,桩端阻力所占比例最大;土塞的形成速度随沉桩深度的增加逐渐减小,土塞最终高度约占沉桩深度的72%;桩身侧摩阻力随深度的增加而增大,侧摩阻力会发生侧阻退化现象;开、闭口管桩对桩周土的影响范围约5~6倍桩径。(2)室内单桩水平循环加载试验研究发现,桩顶累积位移随周期的增加而增大,且主要发生在前100个周期约占总体的67%;桩周土的严重扰动范围为2~3倍的桩径,桩身的转动中心位置约为桩体埋深的0.83倍;水平割线刚度和水平极限承载力随着周期的增加而减小,且降低幅度随加载方式的改变差异较大;桩身单位摩檫力和侧向压力沿深度变化规律大致相同,随深度的增加而逐渐增大。(3)颗粒流数值模拟研究发现,沉桩过程中闭口管桩沉桩阻力和外侧摩阻力明显大于开口管桩,各部分阻力随深度大致呈线性增长,且桩身侧阻存在侧阻退化现象;开、闭口管桩桩侧严重扰动区范围分别为1倍桩径和1.5倍桩径,开、闭口管桩的挤土效应存在差异;土塞分层和原状土一致,土塞最终高度约为4~5倍桩径。(4)颗粒流数值模拟研究发现,水平循环加载过程中桩顶累积位移、桩周土影响范围和管壁端阻降低幅度随桩径的增加而减小;桩顶累积位移随周期的增加呈增大趋势,桩体水平割线刚度和极限承载力随周期的增加而减小,且均主要发生在前10个周期;桩体转动中心位置约为0.82倍桩体埋深;桩身侧摩阻力和侧向压力沿桩身虽有一定波动但总体呈增大趋势,总侧向压力和侧摩阻力总体呈减小趋势,侧向压力的降低幅度大于侧摩阻力。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU476;TM614
【图文】：

海上桩基

模型箱

【参考文献】

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本文编号：2733816