预制装配式塔桅结构基础抗倾覆性能研究

摘要

中国矿业大学与江苏九鼎环球建设科技集团有限公司合作研发了一种新型预制装配式塔桅结构基础。本文对该装配式塔桅结构基础的抗倾覆性能及基础整体性等科学问题进行了研究。
　　本课题研究采用缩尺模型及原型试验的方法。研究预制装配式塔桅结构基础的整体性,不同装配模式对基础抗倾覆极限承载力的影响,基础侧向土压力的分布规律;采用数值仿真的方法研究预制装配式塔桅结构基础的抗倾覆极限承载力,基础倾覆转动点的位置,并分析多种因素对基础抗倾覆极限承载力和倾覆转动点的影响。最后,提出了预制装配式塔桅结构基础抗倾覆验算公式及基础设计的构造措施。
　　试验中共浇筑16个试件,采用两种地基土:粉土和砂土,共进行40组倾覆试验。本文主要结论如下:
　　(1)内筒锥角取为2.3度,配重环高径比取为0.3时,倾覆过程中内筒与配重环始终紧密连接,未发生松脱,证明内筒锥角和配重环高径比的取值合理。在粉土和砂土地基中,整体式基础的抗倾覆极限承载力是装配式基础抗倾覆极限承载力的1.01和1.1倍。说明装配式基础与整体式基础的抗倾覆极限承载力接近,装配式基础整体性与整体式基础相当。
　　(2)粉土地基中,内筒外增加四个配重环,抗倾覆极限承载力是不加的2倍。砂土地基中,内筒外增加四个配重环,抗倾覆极限承载力是不加的2.26倍。原型试验中基础埋深不变,基础直径从48cm增大为100cm,抗倾覆极限承载力是原来的2.9倍。说明内筒外增加配重环的方式可以大幅提高基础的抗倾覆性能。
　　(3)基础体积保持不变,基础高径比增大为原来的2倍,抗倾覆极限承载力是原来的3.2倍。基础埋深不变,基础直径增大为原来的2倍,抗倾覆极限承载力是原来的3.7倍。基础直径不变,基础埋深增大为原来的2倍,抗倾覆极限承载力是原来的5.4倍。
　　(4)提出了预制装配式塔桅结构基础的抗倾覆验算方法。

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表清单

变量注释表

1 绪论

1.1 研究背景(Background)

1.2研究目的及意义(ResearchPurposes andSignificance)

1.3 研究现状(Research Status)

1.4规范中基础的抗倾覆验算方法(CheckingMethodBased onthe Rules ofFoundationagainstOverturning)

1.5 埋入式基础与非埋入式基础抗倾覆性能比较(Comparison betweenPropertyagainstOverturningof Submerged Foundation and Non-submerged Foundation)

1.6 存在问题(Existing Problems)

1.7 研究内容(Research Contents)

1.8 技术路线(Technical Route)

2 埋入式基础抗倾覆性能分析

2.1 引言(Introduction)

2.2 基础抗倾覆影响因素分析(Analysis on Influence Factors of the Foundation againstOverturning)

2.3基础倾覆失稳机理分析(Analysis onOverturningInstability Mechanism of the Foundation)

2.4基础倾覆过程分析(Analysis onOverturning Process of the Foundation)

2.5 本章小结(Chapter Conclusions)

3 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆性能模型试验研究

3.1 引言(Introduction)

3.2试验目的和试验内容(Intentions andContents ofthe Experiment)

3.3 整体式基础与装配式基础抗倾覆性能试验研究(ExperimentialStudy onPropertyagainstOverturning ofIntegral Foundation andPrefabricatedFoundation)

3.4 方形基础与圆形基础抗倾覆性能试验研究(Experimential Study on Property againstOverturning of Square Foundation and Circular Foundation)

3.5本章小结(Chapter conclusions)

4 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆性能原型试验研究

4.1 引言(Introduction)

4.2试验设计(Design ofExperiment)

4.3试验过程与现象(Process andPhenomenon ofExperiment)

4.4基础破坏模式(DestroyPattern of theFoundation)

4.5 试验结果(Test Results)

4.6预制装配式塔桅结构基础的设计建议(DesignSuggestions of PrefabricatedTower and Guyed MastFoundation)

4.7 本章小结(Chapter Conclusions)

5 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆性能数值仿真分析

5.1 引言(Introduction)

5.2ABAQUS软件简介(Introduction of ABAQUSSoftware)

5.3数值仿真与原型试验对比分析(Comparative Analysison Numerical Simulation and Prototype Test)

5.4数值仿真与模型试验对比分析(Comparative Analysis on Numerical Simulation and Model Test)

5.5 装配式基础与整体式基础抗倾覆性能比较(Comparison between Property againstOverturning ofPrefabricated Foundation and Integral Foundation)

5.6基础抗倾覆性能影响因素研究(Research onInfluencing Factors ofPropertyagainstOverturning ofthe Foundation)

5.7 本章小结(Chapter Conclusions)

6 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆验算方法

6.1 引言(Introduction)

6.2 极限平衡法(Limit Equilibrium Method)

6.3 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆极限承载力的计算方法(Computational Method ofUltimate Bearing Capacity against OverturningforPrefabricated Tower and Guyed Mast)

6.4 预制装配式塔桅结构基础抗倾覆验算方法(Anti-overturning Checking MethodofPrefabricated Tower and Guyed Mast Foundation)

6.5 本章小结(Chapter Conclusions)

7 结论与展望

7.1 主要研究结论(Principal Conclusions)

7.2后续工作及展望(FurtherStudy andExpectation)

参考文献

作者简历

学位论文数据集