基于ABAQUS的高桩码头岸坡变形及CDM整治技术研究

摘要

近些年来，天津港地区出现过多起因岸坡变形导致的高桩码头构件损伤威胁码头结构安全的工程案例。然而，我国现有的相关规范只要求对岸坡稳定性进行验算，并未考虑岸坡变形对码头结构的不利影响，也没有提出有效的岸坡加固措施。因此，开展高桩码头岸坡整治技术的研究，减少岸坡变形对码头结构的不利影响，是目前高桩码头设计与施工中仍有待深入研究的问题。
　　深层水泥搅拌（CDM, Cement Deep Mixing）作为软基处理的一种有效方法，被广泛应用于各种软基处理工程，但在高桩码头岸坡变形整治工程的应用和研究仍较少。本文建立高桩码头岸坡-CDM-结构的三维有限元模型，通过静力分析对不同结构尺寸和截面型式的CDM结构的加固效果进行研究，得到相应的加固效果变化规律。主要研究内容如下：
　　1、简要分析了现有CDM结构形式的优缺点，结合天津港某高桩码头，选取矩形、T形和m形三种截面形式的CDM结构对高桩码头岸坡加固进行分析，经过对比，给出一种合理的CDM结构形式；
　　2、分析矩形、梯形和m形CDM搅拌体的加固效果，运用数值模拟的方法对码头桩基的变形、桩帽-横梁连接处的内力和桩身的拉压应力进行计算。以矩形为例分析加固宽度的影响，得出增大加固宽度能有效减小桩基变形、受力及桩身内力的结论；分析加固深度对矩形、T形和 m形 CDM结构的加固效果的影响，发现随着加固深度逐渐增大，桩帽-横梁连接处的剪力和弯矩、桩身最大拉应力先减小后增大，存在最优加固深度；
　　3、对比相同截面面积的矩形、T形和m形CDM结构的加固效果，发现T形CDM结构的加固效果更为合理：与矩形和m形结构相比，T形结构在最优加固深度下的桩帽-横梁连接处的剪力、弯矩和桩身最大拉应力是最小的，T形CDM结构能有效降低岸坡变形对码头结构的不利影响。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 目前存在的问题

1.4 论文主要工作

第2章 CDM法加固软土

2.1 CDM法的概念及特点

2.2 CDM法的加固机理

2.3 CDM法的施工过程

2.4 CDM结构形式的选择

2.5 小结

第3章 桩-土相互作用有限元分析

3.1 土的弹塑性增量理论

3.2 ABAQUS桩-土接触模拟

3.3 岸坡-结构相互作用分析

3.4 小结

第4章 矩形CDM结构的加固效果分析

4.1 岸坡-CDM-结构有限元分析模型

4.2 加固宽度B的影响

4.3 加固深度H的影响

4.4 小结

第5章 T形CDM结构的加固效果分析

5.1 T形截面尺寸的确定

5.2 加固深度H的影响

5.3 小结

第6章 m形CDM结构的加固效果分析

6.1 m形截面尺寸的确定

6.2 加固深度H的影响

6.3 小结

第7章 不同CDM结构的加固效果对比

7.1 桩帽-横梁连接处弯矩

7.2 桩帽-横梁连接处剪力

7.3 桩身最大拉应力

7.4 综合对比分析

7.5 小结

第8章 结论与展望

8.1 结论

8.2 展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢