桩土相互作用影响下导管架钢桩基础可靠度分析

摘要

由于海上工况复杂、桩身较长甚至上百米,海洋平台建设地质勘查工作难以取得较全面和准确的地质资料。因此有必要对海洋平台桩.土系统和可靠性进行研究。
　　 本文提供了利用有限元软件ANSYS模拟3D非线性桩土相互作用的分析方法,并对桩土相互作用荷载传递规律进行了分析。在此基础上利用蒙特卡洛法对桩土系统输入参数进行随机抽样,利用PDS模块分析桩基承载力可靠度,并给出实际算例。
　　 对桩土作用桩侧摩阻力分布、桩轴力分布、桩端阻力、P-S曲线进行分析。分析结果表明在均质土下,用ANSYS模拟出的结果规律与现有的研究成果一致。可靠度计算实例表明,在多层土长桩承载力可靠性受桩长影响最大。本文提供的模拟方法对于海洋平台桩基础的承载力预测和可靠度设计具有重要的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.2.1 桩土相互作用

1.2.2 传统理论分析

1.2.3 数值分析法

1.2.4.试验方法

1.3 可靠度分析理论

1.3.1 可靠度理论的发展

1.3.2 海洋平台桩基承载力可靠度的研究

1.4 本文的主要工作

第二章 桩的承载力计算

2.1 桩轴向极限承载力

2.1.1 粘性土中桩竖向承载力

2.1.2 砂性土中桩竖向承载力

2.2 桩的弹性反应

2.3 土的反力模量

第三章 桩土接触数值模拟

3.1 土的本构关系

3.1.1 Duncan-Chang模型

3.1.2 Drucker-Prager模型

3.2 有限元分析理论

3.2.1 有限元方法概述

3.2.2 8结点六面体单元

3.2.3 空间等参单元

3.3 非线性问题的求解分析

3.3.1 非线性行为的原因

3.3.2 逐次逼近法

3.3.3 荷载增量法

3.4 基于ANSYS的接触面数值模拟

3.4.1 ANSYS有限元软件简介

3.4.2 接触分析

3.4.3 接触单元

3.4.3 接触算法

3.5 有限元模型的建立

3.5.1 基本假定

3.5.2 模型介绍

3.5.3 关于模型求解若干问题

3.6 结果分析

3.6.1 桩长L对P-S曲线影响

3.6.2 桩径D对P-S曲线的影响

3.6.3 桩身轴力分布

3.6.4 接触面上摩擦力分布

3.6.5 桩尖土内力分布

3.6.6 影响深度

本章小结

第四章 可靠度分析

4.1 可靠度基本概念及实用方法

4.1.1 失效概率

4.1.2 一次二阶矩法

4.1.3 JC法

4.1.4 响应面法

4.1.5 蒙特卡罗法

4.2 基于ANSYS的可靠度分析

4.2.1 分析方法和步骤

4.2.2 桩竖向承载力极限状态方程

4.2.3 模型破坏极限状态方程

4.3 算例分析

4.3.1 算例概况

4.3.2 输入输出参数

4.3.3 建模过程

4.4 可靠度计算结果

本章小结

结论与展望

1 、结论

2 、展望

参考文献

致谢