波浪荷载作用下插入式大圆筒结构水平承载力分析

发布时间：2020-04-09 19:12

【摘要】：随着我国城市规模的扩大和发展,沿海地区建设用地的紧张促使工程建设逐渐向外海深水区发展,而深水区的地基条件复杂,多为淤泥质软黏土,承载力能力较低,不能满足传统的重力式结构基础的承载力要求。而近年来引入的新型构筑物—插入式大圆筒结构可以直接应用在软黏土地基上,特别适用于基础软弱的海域建造深水码头及其他海工建筑物,并且还能满足快速成岛的需求,例如迪拜的棕榈岛、日本的关西机场、中国的港珠澳大桥人工岛、深中跨海通道的人工岛等。虽然在插入式大圆筒结构的试验研究、结构的承载力和变形研究、稳定性计算方法以及软黏土在循环荷载作用下的稳定性变形研究等方面,学者们已作有大量的研究成果,但是考虑软黏土的应变软化效应对插入式大圆筒结构的稳定性研究以及当软黏土地基上结构的承载力不满足工程需求时所要采取的加固措施的探究相对而言较少。因此,该论文参考某工程实例,考虑软黏土应变软化效应,在波浪荷载的影响下,对软黏土地基上插入式大圆筒结构承载力进行一系列分析,并提出对实际工程有参考价值的建议措施,主要内容及结论如下:1、结合我国某一实际工程案例,利用有限元软件ABAQUS的二次开发,建立在波浪循环荷载作用下的插入式大圆筒结构模型,将大圆筒结构的水平承载力在不考虑和考虑应变软化效应下对比探究,可得出以下结论:在本工况下,结构的极限承载能力在考虑应变软化时比不考虑的情况降低较为明显。2、通过调用用户子程序来实现二次开发,即考虑波浪循环荷载导致的软黏土的应变软化效应进行有限元模拟,将大圆筒结构埋深L、荷载作用点高度Li、初始不排水抗剪强度su0、软土的敏感度St、饱和黏土的相对延性ζ95等参数进行变动参数分析,进一步明确各种参数对于结构水平承载力的作用。结果表明:结构的埋深L、初始不排水抗剪强度su0、饱和黏土的相对延性65三个参数与大直径圆筒结构的承载力变化规律是相同的,参数值越大,结构承载能力就越高,三个参数中初始不排水抗剪强度su0对结构承载力的影响较为显著;而波浪荷载作用点高度Li、软土的敏感度St两参数的变化与结构承载力的变化规律相反,即参数值提高,结构的承载力反而减小。3、结合某实际工程对于插入式大圆筒结构,在深厚黏土地基中考虑软黏土的应变软化,进行有限元数值分析,当软黏土地基上上部构筑物的承载力需求大于大圆筒结构承载力时,讨论了三种不同加固工况(即对筒内软黏土地基、筒外软黏土地基以及筒内外软黏土地基插打塑料排水板的方式),通过计算分析,结果表明:对筒内软黏土地基进行插打排水板加固对提高结构的承载力并没有显著效果,而对筒外软黏土地基插打塑料排水板加固跟对筒内外软黏土地基同时插打塑料排水板加固对结构承载力的提高效果相同,都比较显著,因此从工程经济的角度看,建议采用只对筒外软黏土地基插打塑料排水板进行加固的措施。
【图文】：

工程案例,大圆筒结构,人工岛

图１－〗大圆筒结构工程案例逡逑

中跨,基床,防波堤,大圆筒结构

图１－２深中跨海通道人工岛逡逑根据其工作原理及基础形状，，将大圆筒结构分成两类：逡逑（１）基床式大圆筒，如图１－３，其又称为基床式［２］，鉴于构筑物的稳定性其实逡逑是凭借大圆筒结构的自重和大圆筒筒内土体的重量来实现的，所以该结构必须是逡逑建立在以块石为基础的基床上或者是有足够承载力的垫层上的。即基床式大圆筒逡逑从定义上来讲仍然隶属传统结构，但是相较于传统重力式结构差别之处为无底，逡逑内部无隔墙、无肋。例如天津港北防波堤延长段试验工程、广州沙角电厂防波堤、逡逑山东省的岚山港深水削角防波堤等工程［４］都是采用的基床式防波堤；逡逑３逡逑
【学位授予单位】：鲁东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P75

【参考文献】