长期荷载作用下岸坡变形对高桩码头桩基安全性影响研究

发布时间：2017-05-03 20:15

  本文关键词：长期荷载作用下岸坡变形对高桩码头桩基安全性影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：岸坡蠕变对内河大水位差架空直立式框架码头结构的安全性影响早已引起工程界的高度重视,特别对于软土覆盖的高陡顺层岸坡,在岸坡陆域的高回填和堆货荷载的挤压下,高陡顺层岸坡软土拥有显著的“流变”性质,造成岸坡的大尺度蠕变,进而在桩基上产生的土体挤压力致使桩基受到长期的水平作用而造成显著的侧向水平运动。同时,在岸坡蠕变作用下,高桩码头的全直桩将形成“被动桩”,桩基的水平位移和弯矩的逐渐增大,桩基易产生安全隐患且码头结构将产生较大的水平变位。为保证内河码头的安全运行,有必要展开在长期后方堆载作用下的岸坡软土蠕变对码头桩基安全性影响的研究。(1)论文针对大水位差高桩码头后方堆载下的软土蠕变特性,以重庆港武隆港区白马码头项目为依托展开研究。通过现场取土进行土体蠕变试验,获得材料蠕变参数;选用大型通用有限元计算分析软件ABAQUS,创建单个码头结构段下的高陡顺层岸坡-桩基相互作用的三维有限元软土蠕变模型。(2)蠕变模型采用Drucker-Prager线性理论和Singh-Mitchell蠕变理论相结合的耦合模型。同时,在结合弹塑性模型的对比下,从能量耗散和力学特性的角度出发,研究高陡岸坡的蠕变特性和工作机理,精确掌握桩-土耦合作用实质和软土蠕变规律。(3)针对码头桩基安全性影响,论文研究了自然顺层岸坡的软土蠕变对码头桩基位移和弯矩随时间的变化规律,并以桩身弯矩和桩基垂直度为安全指标,重点分析蠕变参数、土体性质、荷载大小、岸坡结构以及排架桩基相对刚度等不同桩-土相互耦合因素对桩基力学性能和安全性的影响。结果表明:软土蠕变呈衰减-稳定特征,桩身弯矩曲线呈“S”型分布,桩基水平位移随桩身高度逐渐增大,桩基安全性受多因素影响,数值模拟能够较好的模拟实际情况。论文通过研究桩-土耦合作用下的码头桩基稳定性和合理性,为码头的施工设计提供参考和借鉴。
【关键词】：桩-土耦合作用 软土蠕变 顺层岸坡 Drucker-Prager Singh-Mitchell
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.113
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 码头结构与岸坡共同作用的研究现状11-14
• 1.2.1 码头结构与岸坡共同作用的概念11-12
• 1.2.2 码头岸坡与桩基相互作用理论的研究状况12-14
• 1.3 顺层岸坡研究现状14-18
• 1.4 软土地基的流变特性研究18-19
• 1.4.1 软土性质概述18
• 1.4.2 土的蠕变理论研究现状18-19
• 1.5 研究目的和主要内容19-20
• 1.6 论文技术路线20-21
• 第二章 模型的有限元分析21-32
• 2.1 有限元理论简介21
• 2.2 有限元软件的介绍21
• 2.3 弹塑性模型理论分析21-25
• 2.3.1 土的弹塑性理论21-22
• 2.3.2 屈服准则和破坏准则22-23
• 2.3.3 流动规则理论23
• 2.3.4 土体弹塑性本构模型23-25
• 2.4 扩展Drucker-Prager蠕变模型简介25-27
• 2.4.1 线性Drucker-Prager模型25-26
• 2.4.2 D-P模型的蠕变模型26-27
• 2.5 土体蠕变特性及蠕变模型27-32
• 2.5.1 土体的流变特性27
• 2.5.2 土体的蠕变性质27-29
• 2.5.3 土体蠕变模型29-31
• 2.5.4 经典Singh-Mitchell模型31-32
• 第三章 软土蠕变试验分析32-42
• 3.1 试验土样选取32
• 3.2 实验目的32-33
• 3.3 试验仪器33-34
• 3.4 加载方法34
• 3.5 试验步骤34
• 3.6 试验结果34-39
• 3.6.1 全过程蠕变曲线34-35
• 3.6.2“分级加载”蠕变曲线35-37
• 3.6.3 应力应变等时曲线37-39
• 3.7 土体蠕变模型主要参数的获取39-41
• 3.8 本章小结41-42
• 第四章 码头-岸坡有限元模型的建立与岸坡分析42-68
• 4.1 地质条件42-43
• 4.2 有限元模型的建立过程43-49
• 4.2.1 建模步骤43-44
• 4.2.2 模型建立的原则44-45
• 4.2.3 材料参数45
• 4.2.4 几何模型和单元选择45-46
• 4.2.5 边界条件46-47
• 4.2.6 桩土相互作用47-49
• 4.3 土体模型主要参数的选取49-50
• 4.3.1 土体塑性模型参数的选取49-50
• 4.3.2 土体蠕变模型参数的选取50
• 4.4 计算分析步50-52
• 4.4.1 塑性模型分析步50
• 4.4.2 蠕变模型分析步50
• 4.4.3 初始地应力场的计算50-52
• 4.5 主要分析内容52
• 4.6 荷载组合分析52-54
• 4.7 高陡岸坡力学特性分析54-55
• 4.8 高陡岸坡能量耗散分析55-59
• 4.8.1 高陡岸坡弹塑性能量耗散分析55-57
• 4.8.2 蠕变应变能耗散57-59
• 4.9 岸坡蠕变变形分析59-62
• 4.10 蠕变模型与弹塑性模型对比分析62-66
• 4.11 本章小结66-68
• 第五章 桩基力学特性和安全性影响研究68-86
• 5.1 桩基安全性研究理论68
• 5.2 桩基表面土压力分析68-69
• 5.3 桩基弯矩计算原理69-70
• 5.3.1 桩基理论弯矩计算原理69
• 5.3.2 桩基实际极限弯矩计算原理69-70
• 5.4 有限元桩身力学特性分析70-72
• 5.5 桩身蠕变变形分析72-76
• 5.5.1 桩身水平变形分析72-74
• 5.5.2 不同时间段下桩身水平变形分析74-75
• 5.5.3 蠕变模型和弹塑性模型桩身水平变形对比分析75-76
• 5.6 桩基安全性分析76-78
• 5.6.1 桩身弯矩安全性分析77
• 5.6.2 桩身水平变形安全性分析77-78
• 5.7 不同因素下桩基安全性影响分析78-84
• 5.7.1 堆货大小影响78-80
• 5.7.2 软土性质影响80-81
• 5.7.3 岸坡坡角影响81-83
• 5.7.4 相对刚度影响83-84
• 5.8 岸坡保护措施84
• 5.9 本章小结84-86
• 第六章 主要结论与展望86-89
• 6.1 主要结论86-87
• 6.2 展望与建议87-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-94
• 在校期间发表的论著及取得的科研成果94

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本文编号：343692