浮式负压基础组合驳岸结构有限元分析

发布时间：2020-10-12 06:05

　　 浮式负压基础组合驳岸结构是由中交第三航务工程勘察设计院自主研发的应用于软粘土地基的新型结构,由五个无底圆筒和覆加盖板以及上部结构组成。该结构型式融合了大圆筒结构、格形钢板桩结构、吸力式桶形基础和箱筒型结构等多个新型结构的特点,具有稳定性较好、适用于软土地基、施工运输便捷等优点。本文主要应用有限元数值模拟方法对该驳岸结构进行模型建立和结构分析。首先,应用有限元软件ABAQUS建立了该结构三维有限元模型,选择合适的土体本构和参数、接触作用、以及合理的边界条件,以求准确模拟该结构的主要特征,并通过荷载工况下结构整体的变形分析,验证了该有限元模型的合理性和有效性。其次,基于上述有限元模型,对该结构应力和位移情况进行分析与研究,并利用有限元强度折减法进行了该结构的整体稳定性分析,得到该结构的安全系数。最后,采用参数化分析方法,分别研究了钢圆筒筒径、筒高和筒间距对结构整体变形、应力的影响。本文结合上海滩涂圈围工程,通过有限元数值模拟方法对浮式负压基础组合驳岸结构应力、变形和稳定性等方面的研究,验证了该方法对于驳岸结构模拟和计算分析的可行性和可靠性,同时为研究和推广该驳岸结构的后续工作奠定了基础。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U656
【部分图文】：

图 1-2 沉入式大圆筒结构世以来，在国内外学术和工程应用领域均得到了高度重视结构的工作原理和受力状态，对该结构进行了一些理论计计算了波浪力和稳定性等方面，同时其计算方法也具有较学者[3]概括的经验公式利用波陡（H0／L）作为参数，计结构的波浪力。刘建起等[4]进行了试验，确定了不同荷载产生的环向和纵向弯矩，并对其最大值所处位置进行标环向和纵向弯矩受埋深的影响，该试验结果对大圆筒结构确的验证。秦崇仁等[5]通过对沙质海床上的大圆筒结构的针对其稳定性，得出了大圆筒结构临界状态稳定性判别准构从稳定过渡到不稳定状态的临界点，并且大圆筒的位移正常使用过程均不产生影响，并由实验结果对此临界状等[6]通过分析大圆筒结构的受力情况，并研究散体结构力

接触面单元进行了创新性选取，通过编写有限元程序实现大圆的耦合。崔衍强等[10]、龙丽吉等[11]王禹迟等[12]均采用了有限了位移加载控制方法，模拟不同埋深与不同直径比的薄壁大圆出其承载力变化规律及其失稳模式；通过分析大圆筒结构的变在施工和使用状态下的不同结果，将该结果与规范算法所得圆筒结构稳定性的加载系数和判别条件进行规定，并通过工程性进行有限元计算，将土体指标作为稳定性分析的影响因素析。以上等工作均从不同角度对有限元计算方法的可行性及优。形钢板桩结构钢板桩结构（如图 1-3 所示）由若干块钢板桩围成，钢板桩结，形成了闭合的圆形、椭圆形或者其他多边形，并且其主要应等结构物。其具有的优点包括施工快速、具有较好整体性、挖除适用于深水区等。

图 1-4 吸力式桶形基础结构最早于 1958 年，英国学者 Mackereth[18]应用负压桶锚定土样取芯器于上实现了对软土取样。1973 年，美国一石油公司的 Ekofisk Doris 储油用重力式裙板基础。[19]1994 年，首次将桶形基础应用于 Europipe 导管计与施工中由挪威 Statoil公司实现[20]，该工程意味着吸力式桶形基础用阶段开始正式起步。刘晟等[21]通过对两种单桶地基进行竖向承载力、横向承载力及耦合加分析得出各加载状态下土体基础破坏模式。王建华等[22]应用真空预压创造软土地基条件，并采用特殊装置模拟吸力式桶形基础竖向和水平循共同作用，将实验所得结果与有限元计算结果进行比较，验证了有限元的可行性。武科[23]通过ABAQUS 有限元软件建立了吸力式桶形结构和土体相互作有限元模型，对不同荷载作为单因素作用下该结构的承载能力和破坏形相应分析，并将该结果与极限分析上限法作出了对比。邓凯等[24]分别
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本文编号：2837755