箱筒型基础结构新施工工艺的开发与研究

摘要

箱筒型基础结构适用于软土地基，可用于建造防波堤、码头等结构，与传统的港口工程结构相比，在施工方面，省去了基槽挖泥、基床抛石、基床夯实和基床整平等一系列施工工序，简化了基础施工，现场作业时间短，风险小，工程建设成本低，是一种值得推广的新型结构。针对箱筒型基础结构，目前已有的出运方法需要在陆地上对箱筒型基础结构分件预制，在半潜驳上整体拼装，然后出运。这种出运方法，由于占用半潜驳时间过长，费用高，效率低。
　　本文提出一种箱筒型基础结构新的施工方法：陆地分件预制，建造简易的水下平台，在水下平台上利用潮差进行拼装连接，然后在高潮位浮运至安装地点进行安装。由于该方法借助于潮差进行结构拼接，故基础筒间的连接墙高度变短，在一定程度上降低了结构的整体结构强度。本文结合天津南港海水淡化项目，采用有限元软件ABAQUS对改进后箱筒结构在新的施工方法中关键步骤的受力情况进行计算分析。
　　首先，采用ABAQUS有限元软件对改进后箱筒结构在波浪作用下的长期使用工况进行了计算，验证了箱筒结构的安全性。其次，对箱筒结构在下沉过程中发生倾斜时采用负压调平的施工工程进行了模拟，分析了结构内力，并提出了保证结构强度安全的建议。最后，对箱筒结构在浮运过程中的稳定性进行了模拟，验证了结构具有浮游稳定性，并分析了结构发生摇摆时的内力，提出了保证结构强度安全的建议。
　　本文论证了箱筒结构水下拼装施工方法的可行性，由于该种施工工艺减少了对于半潜驳等大型施工船舶的使用，故施工费用会有所降低，有利于新型结构在现代港口建设中的推广应用，具有较大的生产实践研究意义。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容

第二章 工程背景及现有工艺介绍

2.1工程简介

2.2箱筒型基础结构

2.3自然条件

2.4工程特点分析

2.5现有施工工艺介绍

第三章 新型水下拼装施工方法

第四章 改进后的箱筒结构稳定性分析

4.1有限元理论及ABAQUS软件介绍

4.2模型的建立

4.3稳定性分析方法

4.4改进后的箱筒型基础防波堤稳定性的有限元分析

4.5结构及土体模拟

4.6有限元结果分析验证

4.7本章小结

第五章 负压调平过程的内力分析

5.1模型的建立

5.2有限元结果分析

5.3本章小节

第六章 浮运中的内力分析

6.1气浮稳定性

6.2理想状态浮运过程中的内力分析

6.3摇摆状态浮运过程的内力分析

6.4本章小节

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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