竖向和水平循环荷载耦合作用下单桩基础累积位移研究

发布时间：2020-08-13 09:12

【摘要】：随着跨海大桥、港口码头等工程的不断兴建,桩基础在这些工程的应用不断扩大。这些工程中的桩基础比传统桩基破坏机理和变形情况更为复杂,上部结构重量、往来车辆对其产生竖向作用,风、波浪等对其产生水平向作用。而其中的交通、风、波浪等产生的荷载是长期循环的。因而研究竖向和水平循环荷载耦合作用下单桩基础的变形特性具有实际工程意义。我国东南沿海广泛分布软黏土,而饱和软黏土工程性质较差,在循环荷载作用下容易出现刚度衰减,产生结构破坏和强度降低的现象。因而研究桩基变形时要考虑饱和软黏土循环软化特性。本文主要目的是研究考虑饱和软黏土循环软化时在双向循环荷载下单桩基础的累积位移特性。主要工作如下:(1)总结循环荷载下软黏土的动力特性,介绍双向循环荷载下饱和软黏土的变形规律,采用考虑了径向循环应力比的刚度衰减模型来反映饱和软黏土的循环软化特性,并对已有的刚度衰减模型进行改进。(2)通过ABAQUS软件进行场变量子程序的二次开发实现刚度衰减模型在有限元中的应用。将数值计算结果和室内试验结果进行比较,验证刚度衰减模型的正确性,并分析各参数对模型结果的影响。(3)建立桩土三维有限元模型,研究在饱和软黏土中双向循环荷载作用下桩基累积位移问题。其中主要分析了竖向和水平循环荷载耦合作用下单桩基础的水平位移和竖向位移发展规律,并探讨了单桩的物理参数、土体工程性质对桩基变形的影响。建立与室内试验相同的数值模型进行对比,验证数值模型分析的正确性。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U655.54;U445.55
【图文】：

港珠澳大桥,港口码头

大学硕士专业学位论文逦第一章绪论逡逑海大桥。这些里程碑事件标志着我国成为建造桥梁的强国。逡逑在众多跨海大桥中，港珠澳大桥是世界级超大型跨海工程，最受瞩目。当今逡逑国交通建设历史上技术最复杂、建设规模最大、标准最高的工程当属港珠澳大逡逑。作为具有世界级挑战性的跨海大桥面临的工程环境极为恶劣，项目位于常年逡逑温潮湿，台风频繁的亚热带海洋性季风气候区，同时珠江口海域船多且杂，船逡逑密度大，最大航运日流量达到４０００艘次，是我国最为繁忙的海上交通区域之逡逑。连接粤港澳三地的港珠澳大桥是集大桥、岛屿、隧道为一体的巨型跨海连接逡逑道，全线总长为５５邋ｋｍ，设计使用年限为１２０年，总投资为人民币１０００亿元逡逑右，对港珠澳三地经济与社会发展影响巨大［２］。海上桥隧的主体工程东起粤港逡逑界线，结束于珠澳口岸的人工岛，长为２９．６邋ｋｍ左右，其中桥梁长度为２２．９ｋｍ，逡逑道长为６．７邋ｋｍ。逡逑

港口码头,营口港,装卸货物,跨海大桥

结束于珠澳口岸的人工岛，长为２９．６邋ｋｍ左右，其中桥梁长度为２２．９ｋｍ，逡逑枈道长为６．７邋ｋｍ。逡逑图１．１港珠澳大桥逡逑同时，港口码头随着经济和社会的不断发展也在不断的兴建。码头港口是一逡逑个地区的关键枢纽，具有运转物资、沟通区域的重要作用，日益成为国家与区域逡逑发展的关键性平台［３］。在港口码头建设上，我国各类港口码头总数超过１５００多逡逑个。在环渤海区域、长江三角洲、珠江三角洲、东南、西南等沿海地区港口密布、逡逑规模巨大，形成了集装箱、旅游、商品等格局。内陆港口也不断兴建，主要是分逡逑布在长江流域、京杭大运河和珠江流域。２０１４年全国码头泊位数量超过３１８６２逡逑个，沿海港口码头泊位超过５８００个，万吨级以上泊位就超过１７００个。全国港口逡逑货物吞吐量不断攀升，２０１４年就占了世界得２６％。国内深圳、上海、宁波、青逡逑岛、天津、广州等港口的吞吐量排名前〗０。这些船舶密布、货物云集的港口数逡逑２逡逑

滞回曲线,滞回曲线,土体

第二章循环荷载作用下饱和软黏土的累积变形特性逡逑Ｓ逡逑图２．３邋土的骨干曲线逡逑如图２．４所示，在土体的滞回圈可以发现应变的增长落后于应力的增大，其逡逑中也反映着土的粘性。应力与应变的峰值并不同时发生。从卸载到再加载过程应逡逑力与应变曲线是封闭的，说明“回弹”和“再压缩”不是立刻出现的，在卸载过逡逑程中土体产生了塑性变形。逡逑ｕ逡逑户线／丨逦／ｔＹＹＹ＾Ｔ邋＾逡逑ｔＭｒ逡逑０邋￡逡逑图２．４邋土体的滞回曲线逦图２．５邋土体变形累积逡逑在循环作用下饱和软黏土具有变形累积性。在外荷载作用下，土体发生塑性逡逑变形，该变形不能恢复而且随着荷载作用次数的增加而不断增大。从图２．５中可逡逑以看出，在动应力幅值不变时，应变随着循环荷载加载次数增大而增大，滞回圈逡逑的中心随着应变增大的方向移动。这也可以说明循环荷载会对土体产生累积效应。逡逑骨干曲线提供了动荷载作用下土体最大动应力与最大动应变之间的关系，滞逡逑回圈描述了在一个周期内应力应变曲线的形状，滞回圈中心位置的改变能够反映逡逑应变的积累。土体的动应力应变关系依照以上三要素就能清楚的表达出来。逡逑１５逡逑

【参考文献】