码头岸坡被动桩工作特性及岸坡桩基相互作用分析

摘要

三峡库区由于水位变幅大、岸坡地形和地质情况复杂等特殊的水文地质条件，码头建设采用人工回填形成高大岸坡和桩基斜坡道或栈桥复合结构的形式较多，近年来由于回填形成岸坡造成码头桩基出现较大偏位的工程案例已经出现多起。本文针对新出现的工程问题，对码头岸坡被动桩工作特性及岸坡-桩基相互作用展开以下研究：
　　 首先，针对简化的岸坡桩基相互作用体系建立了有限元模型，利用摩擦接触来模拟桩土相互作用的接触非线性特性，计算分析了在土体推力作用下桩基的工作性状，计算结果表明即使岸坡本身安全系数高于1.25，但岸坡土体变形引起的桩基位移和内力仍不可忽视，岩土分界交界面处桩基受力最不利。运用单因素分析法对影响桩基受力的因素进行分析，结果表明：土体强度越高被动桩弯矩和位移越小，反之就越大，但桩身受力和变位对土体内摩擦角变化的影响较粘聚力更敏感；坡顶荷载对桩身弯矩和位移的影响存在一个临界值，在临界值以下影响不明显，超过临界值影响明显增大；桩土相对刚度增加桩身弯矩增加而位移减小，但桩土相对刚度减小时，桩身弯矩减小程度较小而位移则有较大程度地增加；岸坡坡度增大桩身受力和位移都增大，同时桩周土体与桩基位移差也变大，土体出现“绕流”现象。
　　 结合三峡库区某码头工程实例，通过有限元计算分析岸坡与斜坡道桩基的相互作用，讨论了岸坡土体变形对桩基的影响以及桩基的存在对岸坡稳定性的提高；对比了桩顶自由和桩顶受连续轨道梁约束两种情况的桩基受力和桩身位移，结果表明连续轨道梁与桩基形成整体框架后，桩基受力情况会有很大程度的改善，并且桩身位移明显减小；针对工程实例，提出了两种岸坡桩基减载方案，并通有限元计算分析验证了方案的有效性和合理性，可为类似工程提供参考和借鉴。

目录

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第一章 绪论

1.1论文研究的目的及意义

1.2国内外边坡稳定性研究现状及发展动态

1.2.1边坡稳定性研究的历程

1.3码头岸坡与桩基相互作用研究进展

1.3.1山区河流码头岸坡与桩基相互作用的特点

1.3.2码头岸坡与桩基相互作用研究现状

1.4论文的主要研究内容

第二章 边坡稳定性分析的基本原理和方法

2.1引言

2.2影响边坡稳定性的因素

2.3边坡稳定分析的极限平衡法

2.3.1极限平衡法的基本原则

2.3.2极限平衡法的基本假定与求解

2.3.3三维极限平衡法

2.4边坡稳定分析的数值计算法

2.4.1有限元法的基本原理

2.4.2有限元强度折减法

2.4.3 FLAC法及其他方法

第三章 被动桩受力特性分析理论和方法

3.1引言

3.2被动桩受力特性研究理论与方法

3.2.1各种实验方法

3.2.2被动桩分析与设计计算方法

3.3被动桩桩土接触问题

3.3.1桩土接触研究现状

3.3.2接触问题的数值模拟

第四章 岸坡被动桩受力特性有限元分析

4.1引言

4.2有限元中桩土相互作用模拟

4.2.1 ABAQUS软件简介

4.2.2 ABAQUS中的接触数值模拟

4.3岸坡被动单桩受力特性有限元模拟分析

4.3.1模型建立

4.3.2计算参数确定及模型验证

4.3.3计算结果分析

4.4岸坡被动单桩受力影响因素分析

4.4.1土体强度参数的影响分析

4.4.2坡顶荷载的影响分析

4.4.3桩土相对刚度影响分析

4.4.4岸坡坡度的影响分析

4.4.5本章小结

第五章 码头岸坡与被动桩基相互作用实例分析

5.1引言

5.2工程实例概况

5.2.1工程地质概况

5.2.2设计方案简介

5.3码头岸坡与桩基相互作用分析

5.3.1模型建立

5.3.2不考虑桩基抗滑作用的岸坡变形及稳定性分析

5.3.3考虑桩基抗滑作用的岸坡桩基体系相互作用分析

5.3.4考虑桩顶约束的桩基受力分析

5.4码头岸坡被动桩减载措施

5.4.1被动桩减载措施

5.4.2被动桩减载措施分析

5.5本章小结

第六章 结论和展望

6.1结论

6.2展望

致 谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果