浮式负压基础组合驳岸结构有限元分析

摘要

浮式负压基础组合驳岸结构是由中交第三航务工程勘察设计院自主研发的应用于软粘土地基的新型结构，由五个无底圆筒和覆加盖板以及上部结构组成。该结构型式融合了大圆筒结构、格形钢板桩结构、吸力式桶形基础和箱筒型结构等多个新型结构的特点，具有稳定性较好、适用于软土地基、施工运输便捷等优点。本文主要应用有限元数值模拟方法对该驳岸结构进行模型建立和结构分析。 首先，应用有限元软件ABAQUS建立了该结构三维有限元模型，选择合适的土体本构和参数、接触作用、以及合理的边界条件，以求准确模拟该结构的主要特征，并通过荷载工况下结构整体的变形分析，验证了该有限元模型的合理性和有效性。 其次，基于上述有限元模型，对该结构应力和位移情况进行分析与研究，并利用有限元强度折减法进行了该结构的整体稳定性分析，得到该结构的安全系数。 最后，采用参数化分析方法，分别研究了钢圆筒筒径、筒高和筒间距对结构整体变形、应力的影响。 本文结合上海滩涂圈围工程，通过有限元数值模拟方法对浮式负压基础组合驳岸结构应力、变形和稳定性等方面的研究，验证了该方法对于驳岸结构模拟和计算分析的可行性和可靠性，同时为研究和推广该驳岸结构的后续工作奠定了基础。

目录

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第一章 绪论

1. 1 研究背景

1. 2 国内外研究现状

1. 2. 1 大圆筒结构

1. 2. 2 格形钢板桩结构

1. 2. 3吸力式桶型基础平台

1. 2. 4箱筒型基础防波堤

1. 2. 5 相似结构总述

1. 3 研究内容及意义

第二章 基于摩尔库伦本构模型的有限元方法

2. 1 有限元分析软件ABAQ US介绍

2. 2 有限元模型建立

2. 2. 1 结构尺度及参数选取

2. 2. 2 土体本构模型及参数确定

2. 2. 3 结构与土体相互作用的处理

2. 2. 4 边界条件

2. 2. 5 分析步与初始地应力平衡

2. 3 本章小节

第三章 浮式负压基础组合驳岸结构分析

3. 1 算例背景

3. 1. 1 地质条件

3. 1. 2 波浪条件

3. 2 荷载工况

3. 2. 1 波浪力

3. 2. 2 护底块石

3. 2. 3 堤后均载

3. 3 结构应力分析

3. 3. 1结构整体应力分析

3. 3. 2海侧钢圆筒应力分析

3. 3. 3陆侧钢圆筒应力分析

3. 3. 4中间钢圆筒应力分析

3. 3. 5连接墙应力分析

3. 4 结构变形分析

3. 4. 1结构整体变形分析

3. 4. 2钢圆筒变形分析

3. 4. 3挡土墙变形分析

3. 5 本章小节

第四章 浮式负压基础组合驳岸结构稳定性分析

4. 1 有限元强度折减法

4. 1. 1有限元强度折减法原理

4. 1. 2失稳判断标准

4. 2 结构稳定性分析

4. 2. 1 折减系数-位移曲线拐点法

4. 2. 2 数值计算不收敛法

4. 2. 3 塑性贯通区观察法

4. 3 不同折减系数时结构应力及变形分析

4. 3. 1 折减系数为2时结构应力及变形分析

4. 3. 2 折减系数为2. 3时结构应力及变形分析

4. 3. 3 折减系数为2. 4时结构应力及变形分析

4. 3. 4 折减系数为2. 7时结构应力及变形分析

4. 4 本章小节

第五章 浮式负压基础组合驳岸结构参数影响分析

5. 1 钢圆筒筒径影响分析

5. 1. 1 钢圆筒筒径对结构整体位移幅值的影响

5. 1. 2 钢圆筒筒径对结构整体水平位移的影响

5. 1. 3 钢圆筒筒径对结构整体竖向位移的影响

5. 1. 4 钢圆筒筒径对挡土墙水平位移的影响

5. 1. 5 钢圆筒筒径对基础筒及连接墙部分应力的影响

5. 2 钢圆筒筒高影响分析

5. 2. 1 钢圆筒筒高对结构整体位移幅值的影响

5. 2. 2 钢圆筒筒高对结构整体水平位移的影响

5. 2. 3 钢圆筒筒高对结构整体竖向位移的影响

5. 2. 4 钢圆筒筒高对挡土墙水平位移的影响

5. 2. 5 钢圆筒筒高对基础筒及连接墙部分应力的影响

5. 3 钢圆筒筒间距影响分析

5. 3. 1 钢圆筒筒间距对结构整体位移幅值的影响

5. 3. 2 钢圆筒筒间距对结构整体水平位移的影响

5. 3. 3 钢圆筒筒间距对结构整体竖向位移的影响

5. 3. 4 钢圆筒筒间距对挡土墙水平位移的影响

5. 3. 5 钢圆筒筒间距对基础筒及连接墙部分应力的影响

5. 4 本章小节

第六章 总结与展望

6. 1 总结

6. 2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢