库区深水桩基础施工平台的安全性研究

发布时间：2020-10-01 18:37

　　三峡水库建成蓄水后,极大的改善了库区通航条件,但也给库区高桩码头、桥梁桩基、临水护岸等工程的建设带来了新挑战。本文以重庆市渝中区长滨路护岸挡墙排危加固二期工程提出的利用灌注桩及钢护筒作为基础搭设深水施工平台的施工方案为依托,开展了深水桩基础施工平台的研究。基于灌注桩早期承载的特点,进行了早龄期水下混凝土力学性能试验研究,并结合试验成果,利用ANSYS有限元软件,模拟灌注桩混凝土在养护3天、5天、7天时施工平台的受力特点和灌注桩混凝土的开裂情况,并对深水桩基础施工平台进行了安全风险评估。主要研究内容及结论如下:(1)根据新型深水桩基础施工平台的设计、建造原理和施工流程,与传统钢管桩施工平台进行对比分析,表明新颖的施工方法能够有效解决三峡库区蓄水后水深和水位变化大、水下基础施工困难和成本高等施工难题,具有广阔的应用前景。(2)进行了C30水下混凝土早龄期力学性能试验研究。在养护前期,水下混凝土各项力学性能指标增长较快,随着龄期的增加,增长速度越来越慢,最后趋于平缓,前7天是混凝土强度增长的重要时期。根据试验数据,拟合分析得到水下混凝土“三强度一模量”的计算方法,在试验基础上提出适用于C30水下混凝土的单轴受压本构关系和钢管混凝土界面粘结应力与滑移值关系。(3)结合试验得到的水下混凝土应力-应变曲线,建立钢筋混凝土整体模型,分析了施工平台的变形、受力特点以及灌注桩混凝土的开裂情况。结果表明:在灌注桩混凝土养护5天时进行钻孔作业,在混凝土养护7天时进行履带吊吊装施工,对灌注桩桩身完整性和后期承载力影响较小。(4)基于层次分析法和灰色模糊理论得到渝中区长滨路护岸挡墙排危加固二期工程钻孔灌注桩施工的安全风险等级为“中等”。对新型深水桩基础施工平台进行推广应用,得出在万州新田作业区应用的风险等级为“较大”。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U656.3
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 选题背景及研究意义
    1.2 国内外深水桩基础施工平台的研究现状
        1.2.1 施工平台的分类
        1.2.2 深水施工平台的研究现状
    1.3 早龄期混凝土力学性能研究现状
    1.4 钢管混凝土界面粘结性能研究现状
    1.5 本文所做的主要工作
第二章深水桩基础施工平台的方案研究
    2.1 方案提出的背景
        2.1.1 工程概况
        2.1.2 建设条件
    2.2 施工平台结构方案及特点
    2.3 施工原理
    2.4 方案比选
    2.5 本章小结
第三章水下混凝土早龄期力学性能试验
    3.1 引言
    3.2 试验设计
        3.2.1 试验材料和混凝土配合比
        3.2.2 试件的制作与养护
    3.3 试验结果分析
        3.3.1 立方体抗压强度试验分析
        3.3.2 轴心抗压强度试验分析
        3.3.3 劈裂抗拉强度试验分析
        3.3.4 静力受压弹性模量试验分析
    3.4 水下混凝土单轴受压应力-应变曲线试验
        3.4.1 试验设计
        3.4.2 单轴受压应力-应变曲线试验结果分析
        3.4.3 早龄期水下混凝土单轴受压本构方程
    3.5 钢管混凝土界面粘结性能试验研究
    3.6 本章小结
第四章深水桩基础施工平台的数值模拟分析
    4.1 有限元法基本理论
    4.2 ANSYS程序的计算原理与方法
        4.2.1 单元类型
        4.2.2 非线性材料模型
    4.3 模型的建立
        4.3.1 平台上部结构的相关参数
        4.3.2 混凝土的相关参数
        4.3.3 钢护筒及焊接牛腿的相关参数
        4.3.4 边界及约束条件
        4.3.5 荷载及工况组合
    4.4 施工平台的数值模拟分析
        4.4.1 灌注桩混凝土养护3天时计算结果分析
        4.4.2 灌注桩混凝土养护5天时计算结果分析
        4.4.3 灌注桩混凝土养护7天时计算结果分析
    4.5 本章小结
第五章深水桩基础施工平台安全风险评估
    5.1 基于层次分析法确定评价指标的权重
    5.2 基于灰色模糊理论进行综合判断
    5.3 实例分析
        5.3.1 评价指标的确定
        5.3.2 确定各评价指标的权重值
        5.3.3 综合评价
    5.4 推广应用
        5.4.1 确定各评价指标的权重值
        5.4.2 综合评价
    5.5 本章小结
第六章主要结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
    6.3 结束语
致谢
参考文献
在校期间发表的论著及取得的科研成果

【参考文献】