基于嘉兴独山煤炭中转码头工程的桩土作用机理研究
发布时间：2020-09-19 22:21
改革开放以来,随着对外贸易的不断深入,中国的经济得到了飞速的发展,港口码头运输行业的发展在其中发挥了重大的作用。由于人口的增多和贸易量的不断增大,对码头的地基承载力提出了更高的要求,而承载力主要靠地基的桩和土之间的作用力来实现的。基于此,地基中桩土作用的研究显得尤为重要。尽管近年来在桩基理论方面取得了一定的成果,但由于大变形和应力受到桩基的类别、布置方法、数量和施工方法等因素的影响,所以很难研究其变形和应力分布状态。然而,通过数值模拟来研究应力和变形可以使结果更加接近实际工程,因此能解决工程上很多的问题。本文首先模拟一个简单的算例模型,通过对桩的布置形式的比较,得出更合适的桩基布置组合,即数量尽量多、长度尽量长、距离尽量近这样一个组合,并运用到后面的工程实例中。然后介绍了桩土相互作用的理论,结合嘉兴独山煤炭中转码头工程,通过ABAQUS有限元软件对桩土作用进行了应力应变数值模拟。首先作二维模型研究在8米堆载工况下加桩前后的土体和桩体应力和应变,比较加PTC桩前后的土体应力和位移的变化,初步得出PTC桩对土体的应力和位移都有一定的约束作用,从而保证土体的稳定;再作三维模型分别模拟不加PTC桩在A、B两种土体工况下(土体参数不同),研究在不同堆载下(2m、4m、6m、8m、10m和12m)的监测点水平位移、沉降及土体整体位移;而后作三维模型分别模拟加PTC桩在A、B两种土体工况下(土体参数不同),研究在不同堆载下(2m、4m、6m、8m、10m和12m)的监测点水平位移、沉降及土体整体位移;通过比较加桩前后的监测点沉降和变形的变化,可知PTC桩对土体的沉降和变形有约束作用,进一步得出了PTC桩对土体的应变变形有一定的约束作用,对保持土体的稳定性有一定的积极影响。桩土相互作用这一复杂问题受到许多因素的影响,我们主要从应力应变方面来具体探讨和分析。通过加桩前后的对比、二维三维的对比、不同堆载的对比,尽可能全面的了解桩土的相互作用,希望能对相似的工程问题提供借鉴,在此基础上作出更深一步的研究。
【学位单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U656.1
【部分图文】：
图 1-1 荷载传递法计算模式图Fig. 1.1 calculate pattern of Load transfer method质就是地基反力法。因为求取传递函数手段的不提出的位移协调法和佐腾悟[53]等提出的解析法分有效，然而却忽略了土体的连续性的影响，在元没有耦合的情况下，荷载传递法一般不能直群桩沉降计算中侧摩阻力非线性的多样性，对在解析方法和数值方法上进行了研究。也存在一些问题：该方法假定条件没有考虑土和，结果与现实有很大出入；在分析荷载时忽视了同其它点的应力关系中，假定每段桩侧加了竖究过程是：假定桩土是同心圆柱体，忽略桩自身下所承受的主要变形及剪切变形以及无位移岩
图 1-2 剪切位移法示意图Fig 1.2 The shear displacement method2]通过建立 Mindlin 积分公式得出简化的数值计算方程组基础上，再把每根桩分成若干段，引入一个竖向变化矩阵进行离散，并且分析群桩时不依赖于许多共同作用系数层作用考虑，得出了在刚性桩复合地基沉降计算中综合之有效的结论。田管凤、吴起星[50]提出了单桩及双桩分析计算群桩柔度矩阵的剪切位移法：即在均质弹性地基中，知量的有限级数，再利用桩顶、桩端的边界条件求解各未忽略桩自身压缩，并且不看剪切变形中桩侧成层土的连续，只对桩身周围土体的主要变形进行分析的情况下，剪切
图 1-3 弹性理论法的单桩分析示意图Fig 1.3 Elastic theory method of the single pile analysis diagram弹性理论法求解思路：首先将桩身及其侧面土体离散为荷载作用下的若干均匀单元，然后根据弹性力学半空间体内集中荷载作用下的Mindlin解推导出土体柔度矩阵，再对边界条件下满足桩土位移相容性的平衡方程进行求解，从而得出桩竖向应力与位移分布。王健[35]通过参数的选取以及相应的计算，并与修正的 Poulos 方法进行对比确立了有限元分析的合理性。陈祥福[37]在对深基础沉降计算的研究进展中指出了 Poulos，H.G.教授工作中尚存的一些问题，并提出了解决的方法。王伟、杨敏、王红雨[38]证明了不同桩长的群桩基础的侧阻力、端阻力与 Poulos 方法、 Chow 混合方法比有限元分析更可行，精度也更高。弹性理论法丰富的理论库使其具有快捷便利的使用方式。但该方法在弹性力学的很多假定条件是不成立的，比如假定土体是线弹性材料，而在实际中桩土为非线性系统，且很大情况下忽视了成层土的适用范围；另外该方法需要很多计算，因此实际工
【学位单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U656.1
【部分图文】：
图 1-1 荷载传递法计算模式图Fig. 1.1 calculate pattern of Load transfer method质就是地基反力法。因为求取传递函数手段的不提出的位移协调法和佐腾悟[53]等提出的解析法分有效，然而却忽略了土体的连续性的影响，在元没有耦合的情况下，荷载传递法一般不能直群桩沉降计算中侧摩阻力非线性的多样性，对在解析方法和数值方法上进行了研究。也存在一些问题：该方法假定条件没有考虑土和，结果与现实有很大出入；在分析荷载时忽视了同其它点的应力关系中，假定每段桩侧加了竖究过程是：假定桩土是同心圆柱体，忽略桩自身下所承受的主要变形及剪切变形以及无位移岩
图 1-2 剪切位移法示意图Fig 1.2 The shear displacement method2]通过建立 Mindlin 积分公式得出简化的数值计算方程组基础上，再把每根桩分成若干段，引入一个竖向变化矩阵进行离散，并且分析群桩时不依赖于许多共同作用系数层作用考虑，得出了在刚性桩复合地基沉降计算中综合之有效的结论。田管凤、吴起星[50]提出了单桩及双桩分析计算群桩柔度矩阵的剪切位移法：即在均质弹性地基中，知量的有限级数，再利用桩顶、桩端的边界条件求解各未忽略桩自身压缩，并且不看剪切变形中桩侧成层土的连续，只对桩身周围土体的主要变形进行分析的情况下，剪切
图 1-3 弹性理论法的单桩分析示意图Fig 1.3 Elastic theory method of the single pile analysis diagram弹性理论法求解思路：首先将桩身及其侧面土体离散为荷载作用下的若干均匀单元，然后根据弹性力学半空间体内集中荷载作用下的Mindlin解推导出土体柔度矩阵，再对边界条件下满足桩土位移相容性的平衡方程进行求解，从而得出桩竖向应力与位移分布。王健[35]通过参数的选取以及相应的计算，并与修正的 Poulos 方法进行对比确立了有限元分析的合理性。陈祥福[37]在对深基础沉降计算的研究进展中指出了 Poulos，H.G.教授工作中尚存的一些问题，并提出了解决的方法。王伟、杨敏、王红雨[38]证明了不同桩长的群桩基础的侧阻力、端阻力与 Poulos 方法、 Chow 混合方法比有限元分析更可行，精度也更高。弹性理论法丰富的理论库使其具有快捷便利的使用方式。但该方法在弹性力学的很多假定条件是不成立的，比如假定土体是线弹性材料，而在实际中桩土为非线性系统，且很大情况下忽视了成层土的适用范围；另外该方法需要很多计算，因此实际工
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈云;;基于桩-土相互作用的刚性桩荷载传递机理研究[J];公路;2015年02期
2 姚均东;;基于ABAQUS的桩土相互作用机理的研究方法探讨[J];科技资讯;2015年04期
3 薛桦;;水平受荷大直径单桩的桩土作用分析[J];建筑技术;2012年07期
4 陈顺伟;梁栋;徐东强;陈向红;;静、动载荷下桩-土作用体系的非线性有限元分析[J];河北工业大学学报;2012年03期
5 徐峰;汪洋;叶疆;;建筑荷载下桩-土作用机理与数值模拟[J];安全与环境工程;2012年03期
6 周峰;林树枝;;实现桩土共同作用的机理及若干方法[J];建筑结构;2012年03期
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本文编号：2823067
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