大圆筒抗倾稳定分析中旋转点的变化趋势研究*

对于沉入式大直径圆筒旋转点的确定,一直以来都没有精确的理论方法.提出垂直平分线法求大圆筒旋转点,通过有限差分软件模拟圆筒在水平荷载作用下的倾覆,由转动前后的模型定位寻找其倾覆旋转点.分析其倾覆转动点随不同控制参数如圆筒直径、圆筒埋深及作用荷载的变化规律,并同工程上使用的汉森转动极值法进行比较.通过分析比较得出,垂直平分线法能够体现多种不同参数控制下的旋转点的发展趋势,是一种比汉森极值法更为实用的方法.     

大圆筒结构整体稳定性和水平变位三维数值模拟

大圆筒结构作为水运工程新型结构形式,受力机理复杂,行业内对其认识较为有限。为研究大圆筒结构整体稳定性和水平变位的影响因素,采用PLAXIS 3D软件模拟大圆筒结构在不同地基土密度、强度、刚度,不同筒内回填料密度、强度以及不同埋深工况下整体稳定性和水平变位。结果表明,大圆筒结构整体稳定性随地基土密度、摩擦角和埋深的增大而增加,随回填料密度增大而降低,与回填料摩擦角和地基土弹性模量无关;大圆筒结构水平变位随地基土密度、摩擦角、弹性模量和埋深的增大而减小,随回填料密度的增大而增大,与回填料摩擦角无关。该成果可为大圆筒结构设计提供参考依据。     

不同间距下大直径圆筒防波堤波吸力试验研究

防波堤的波浪力计算对防波堤的设计和稳定具有重要意义。针对目前圆筒防波堤波吸力的设计计算方法尚未成熟,通过开展物理模型试验,进行不规则波作用下不同间距下大直径圆筒结构波吸力的分布规律、影响因素和计算方法研究。结果表明:波谷作用下,大直径圆筒结构波吸力的横向分布规律与圆筒的间距有关,纵向分布规律表现为随着水深增加先线性增大然后线性减小,且最大波吸力的位置出现在静水位一倍波高以下。圆筒的相对间距、相对水深以及波陡对不同间距大直径圆筒防波堤的波吸力影响较大。基于直立墙结构波吸力公式给出折减系数的拟合公式,用以计算圆筒周身迎浪面的波吸力。     

基于变位方法的无底大圆筒结构稳定性研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用。但由于设计中采用经典的水工结构的稳定计算模型,导致一些实际工程出现了失稳破坏。基于沉入式大圆筒的工作机理,文中对传统稳定计算模型中结构倾覆转动点仅在基底的假设进行了改进,建立了吻合无底大圆筒结构并同时考虑水平位移、竖向位移、转角以及结构倾覆转动点随埋置深度变化的稳定性计算模型,基于临界破坏的模式,推导出了大圆筒的变位方程。该方程可以求得具体工况下竖向位移、水平位移、转角以及倾覆点高度。通过算例及工程实例验证了该模型的正确性及可行性。     

作用于圆柱壳结构上波浪力的多元线性回归分析

海岸工程结构的受力不同于一般土建结构,主要原因是必须考虑波浪荷载.我们进行了作用在大直径薄壳圆筒结构上波浪实验,在实验的基础上,引入多元线性回归分析对施工期作用在大直径薄壳圆筒结构上的波浪力及其弯矩的计算进行了研究,从而得到计算波浪荷载简单可行的公式.     

沉入式大直径圆筒结构的动力塑性变位研究

新型的无底大直径圆筒结构以其可直接嵌入地基而无需开挖的优势,在港口工程中得到广泛应用.利用有限元思想,视筒体为刚体,将筒内外土体用垂直于筒体、竖向以及法向的弹簧进行模拟,建立三维模型,进行动力计算分析.当土体发生塑性变形后,进行塑性变形累积.通过分析埋深、直径、土体重度等重要参数对塑性变住累积的影响,得出土体塑性变形累积受埋深、土体重度、孔隙比影响较大.该研究为进一步深入计算分析沉入式大圆筒结构在动力荷载作用下的力学行为提供计算模型,并为实际工程设计提供了有价值的参考.     

深厚软土地基上插入式钢圆筒的结构稳定性

结合港珠澳大桥岛隧工程东人工岛工程实例,基于 PLAXIS 3D 有限元软件计算平台,利用可同时考虑剪切硬化和压缩硬化的土体弹塑性本构模型 Hardening-soil model,对深插式大直径钢圆筒岛壁结构三维数值计算展开研究,分析施工全过程中各控制工况下钢圆筒的变位情况,并与二维理论计算和现场实测位移相验证,探讨深厚软黏土地基上大圆筒结构的变形与稳定特性。结果表明,三维数值模拟钢圆筒位移和实测位移相近,两者均大于二维平面等效计算位移值;当钢圆筒有足够的直径和埋深时,即使其插入深厚软黏土地基,水平和竖向变位均较大,但是其结构稳定性也较好。分析成果对类似工程以及大直径钢圆筒结构在软土地基上的推广应用具有一定的参考意义。     

大圆筒围堰在波浪荷载作用下的稳定性数值模拟

采用数值模拟方法,建立某工程项目大圆筒围堰结构及其周围软土地基的三维弹塑性有限元模型,并结合加载系数法研究该系统在外海波浪荷载作用下的静力稳定性。结果表明:大圆筒结构在10年一遇高水位的10年一遇波浪荷载作用下的稳定性安全系数K=1.24,结构安全。随后,分析了大圆筒围堰结构及其软土地基在波浪荷载作用下的变形性状,最终,大圆筒围堰在波浪荷载作用下的静力稳定性能够满足要求。     

大圆筒深水防波堤的设计简介

介绍大圆筒结构深水防波堤的结构特点，讨论圆筒结构曲面对波浪力的影响，分析圆筒结构与基床之间的综合摩察系数，圆筒结构的抗倾稳定等。     

基于改进拟动力法的沿河岩石边坡地震抗倾覆稳定性分析

流水河岸岩石边坡的稳定性评价具有重要意义,文章基于改进的拟动力分析法推导了在不同工况下沿河岩石边坡地震抗倾覆稳定地震安全系数计算公式。分析了在不同岩石地震放大系数下地震力、坡顶超载、张裂缝积水深度、锚索效应以及河水侵蚀影响下岩石边坡地震抗倾覆稳定性的变化规律,分析表明,在不同工况下张裂缝积水深度、水平向地震力、河水侵蚀高度等不利于岩石边坡地震抗滑稳定性,而竖向地震力、锚索锚固力、锚固高度、边坡超载等增强岩石边坡地震抗倾覆稳定;随着岩石地震放大系数的增大,地震力对岩石边坡地震抗倾覆稳定性的不利影响增大,边坡超载、张裂缝积水深度、锚索锚固力、锚索高度、河岸水位对岩石边坡地震抗倾覆稳定性的不利影响减小,而锚索角度、坡脚侵蚀高度对边坡地震抗倾覆稳定性的不利影响基本不变。