桩-桶基础在上拔荷载作用下的模型试验与有限元分析

摘要

随着重大工程项目的增多和海洋工程建设的发展，对承受上拔荷载的基础研究和对新型抗拔基础结构形式的研究是当前工程界的一个焦点。桩一桶基础结合桩基础和桶基础的各自有点组合成一种新型基础形式，将在港口近海工程中应用广泛。 分析了桩基础抗拔破坏形态，荷载传递规律和桩侧摩阻力的发挥机理，并介绍了桩基础上拔荷载传递分析方法。对桶形基础抗拔承载性能作了介绍。在此基础上，对上拔荷载在桩一桶基础中的传递过程进行分析。通过室内模型试验，对上拔荷载与上拔位移、土体在上拔荷载作用下的破坏形态、以及上拔变形过程进行了分析，确定其破坏模式。根据模型试验中的上拔荷载与上拔位移关系，推导出桩一桶基础上拔位移控制计算公式。 通过使用ANSYS软件，对桩．桶基础上拔试验进行有限元数值模拟。将基础受上拔荷载作用作为轴对称问题考虑，土体采用Drucker-Prager弹塑性和相关联流动准则，基础作为线弹性体考虑，基础与土的相互作用采用二维面面接触单元模拟，将重力场转化为初始应力荷载施加于每个单元上，实现模型中的初始重力场。 结合室内模型试验，对有限元模拟结果进行了分析。将有限元模拟结果荷载～位移曲线无量纲化与试验对比，具有共同特征。对模拟结果的位移场进行分析，发现在上拔过程中，基础周围土体位移场分布先后出现三个阶段，反映出土体承载特性。利用有限元计算出的等效塑性应变云图分析土体塑性区发展与破坏演变的过程，发现土体贯通的等效塑性应变区域与室内模型试验中观测的破坏面形成的区域相对位置一致，验证了采用等效塑性应变分析破坏形态的合理可行性，提出了利用有限元等效塑性应变云图分析基础破坏形态方法。分析了上拔过程中基础周围土体所受剪应力水平变化过程。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章桩-桶基础的上拔模型试验分析

第三章桩-桶基础在上拔荷载作用下的有限元分析方法

第四章桩-桶基础上拔有限元综合分析

第五章结论与展望

致谢

参考文献