考虑固结过程的软土地基承载力数值分析

深厚软黏土地基在受到上部结构传递的荷载作用时将会发生进一步固结,进而影响软土地基的承载特性,因此考虑荷载作用下软土地基的固结特性对地基承载力分析有重要意义。文章以室内静三轴试验所得软黏土抗剪强度指标c、φ随固结度和静偏应力变化规律为基础,利用大型有限元软件ABAQUS,通过用户子程序USDFLD对土体材料进行二次开发,建立考虑土体抗剪强度指标随固结度和静偏应力变化的有限元模型,进而对重力沉箱式防波堤软土地基承载力进行数值分析。有限元计算结果表明:静偏应力作用下地基土体发生进一步固结,土体固结度随时间增长而增大,抗剪强度指标出现明显增长。依据极限承载力、允许变位的判别标准分别对软土地基承载力进行分析:伴随着土体的不断固结,两种判别标准下的承载力安全系数均明显增大,且后者计算结果相对安全,建议采用允许变位的判别标准来计算实际工程中的承载力安全系数。     

海上风电桶型结构安全与基础承载力计算

为了研究海上风电桶型结构型式与地基承载力特征,基于有限元建立吸力桶结构与地基的三维数值模型,采用有限差分法计算风电结构与海床地基的变形与屈服,分析不同荷载模式下结构变形与荷载的变化关系,以及地基基础的极限承载特性,通过研究单一极限荷载(水平荷载、竖向荷载、弯矩)作用下桶型结构的变形、安全稳定性以及地基的极限承载特性。研究结果可为海上风电场吸力桶结构的设计与选型、安全运行以及地基长期稳定性提供参考。     

层状软粘土地基承载力简化计算方法的研究

在港口与近海工程中,海洋地基大多由层状软粘土构成,并且各土层的强度参数差别非常大。目前,在工程实践中大多采用近似的计算方法或经验公式计算层状粘土地基的极限承载力,如扩散角法、冲剪破坏理论、Brown&Meyerhof的经验公式等。由于层状粘土地基的破坏模式、极限承载力与土层的厚度、土体强度密切相关,上面这些公式无法准确地预测层状粘土地基的极限承载力。文章基于有限元数值计算分析软件ABAQUS,进行了大量的对比计算,揭示了层状软粘土地基的破坏模式、极限承载力与土层的厚度、土体强度等影响因数之间的依赖关系;基于计算结果,给出了临界深度的计算公式;建立了有效、实用的承载力简化计算公式与计算图表,可为相关工程设计提供参考。     

离岸深水全直桩码头竖向承载特性有限元数值模拟

建立结构-地基相互作用三维弹塑性有限元模型,分析软土地基上离岸深水全直桩码头竖向承载特性与失稳模式。通过研究得出,竖向荷载作用下,该结构竖向承载特性及失稳模式与土体强度密切相关。当地基较软时,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定;当地基较硬时,结构竖向极限承载力由桩身及土体强度共同控制。为此,在进行该类结构设计时,应充分考虑软土地基软化效应等可能降低土体强度的不利因素对结构竖向承载特性及失稳模式的影响。     

计算地基极限承载力的水平力法

汉森（J．B．Hansen）研究了水平荷载对滑动面的影响，并提出了倾斜荷载作用下滑动面的形状，由此推导出了计算地基极限承载力的公式。汉森的成果已为我国港口工程“地基规范”所采用，仅对系数Nr作了修改。我们觉得在滑动面形状确定之后，可以用本文介绍的水平力法来计算，即所有分条的水平阻滑力之和与所有分条的水平滑动力之和的比值作为安全系数。当安全系数大于规定值时，说明地基的承载力是足够的。     

关于成层土地基极限承载力的计算方法

目前，成层地基尚缺乏成熟的计算方法，本文在迈耶霍夫和汉纳的成层土地基极限承载力理论的基础之上对他们的极限承载力公式初步进行了探讨和改进，同时讨论了汉森的加权平均法、扩散角法等不同的地基极限承载力计算方法，并根据在天津港进行的大规模载荷实验结果对这些计算方法进行了检验。其结果表明对于成层土地基极限承载力的计算，由迈耶霍夫和汉纳的理论所得的计算结果与实测值比较接近，今后应进一步研究该方法的应用。     

极限分析下限法在双层地基承载力中的应用

本文根据极限分析下限法原理,结合有限元技术和线性优化方法,编制了求解地基极限承载力的程序,并通过与已有地基承载力计算结果比较,证明了本文程序是合理有效的。利用该方法,研究了存在软弱下卧层的双层地基硬壳层厚度以及内摩擦角对于极限承载力的影响。该计算方法对于双层地基工程具有指导作用。     

成层土地基基础极限承载力的模型试验研究

本文通过大量的室内模型试验对地基土体分层情况下基础的极限承载力进行了试验研究，得到成层土地基极限承载力的大小与持力层土体强度、厚度的变化规律；并且根据试验结果分别对港口工程和土木工程中常用的迈耶霍夫和汉纳的理论计算方法、汉森加权平均法、扩散角法以及魏锡克的理论计算方法这四种成层土地基极限承载力计算方法进行了验证。其结果表明对于成层土地基基础极限承载力的理论计算，由魏锡克和迈耶霍夫的理论所得的计算结果与试验测量值最接近。最后运用有限元的方法对成层土条件下地基土体的变形及位移情况进行了模拟计算进一步验证了魏锡克理论的合理性。     

重力式码头地基承载力计算研究

经公式推导,将JTS 147-1—2010《港口工程地基规范》中关于均质土地基(φ>0)、均布边载上的重力式码头地基承载力计算的区间总和求解方法简化,得到公式求解法.利用地基极限承载能力曲线与实际荷载设计值曲线推导出二者交点b交=0.5Be.在结构算例中应用上述2种方法进行地基承载力计算,得到相近的结果,验证了公式求解法.     

超大型水中沉井下沉阻力研究

超大型水中沉井下沉期间存在难沉、倾斜、翻砂突沉等一系列问题.为实现沉井可控、高效下沉,准确计算下沉阻力是关键.然而,土层的极限侧摩阻力和地基极限承载力的取值往往依赖于经验,缺乏理论支撑.文中利用有限元极限分析方法和理论公式分别对沉井地基极限承载力、极限侧摩阻力进行计算,并与CPTU静力触探结果进行对比分析.结果表明:有...     

国外某软土地质防波堤工程的地基稳定分析

结合国外某软土地质条件下的防波堤工程案例,采用基于Biot固结理论的有限元法模拟整个防波堤建造过程的 稳定与变形分析,并与常规计算方法的结果进行了比较。介绍了欧标和英标两种不同标准对稳定计算的应用,对堤身下地 基土超孔压的稳定控制准则进行推导,对设置排水板与波浪作用对地基稳定的影响进行分析,相应成果可为以后国内外防 波堤工程的地基稳定分析予以借鉴。     

水平荷载作用下桶式基础结构稳定性研究

桶式基础防波堤结构应用于深厚软土沿海工程中的实例越来越多,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性问题尚未得到解决。通过物理模型试验和数值模拟相结合的方法,探讨了桶式基础防波堤的稳定性问题,通过物理模型试验验证数值模型中的土体参数,再通过数值模型研究土体参数对结构承载力和位移的影响规律,以及结构埋深对结构承载力和位移的影响规律;数值模型的计算结果表明,淤泥的弹性模量对位移起到控制作用,特别是对低弹性模量的土体,影响更为敏感;对于承载力,淤泥摩擦角和黏聚力都有着显著影响,增大摩擦角和黏聚力对结构承载力的提高有显著作用。通过变化桶式基础的埋深,发现桶式基础底面达到承载力高的土层表面,对提高承载力有显著效果。研究成果可为工程设计和优化提供参考。     

地基承载力的常用提法及其工程应用

地基承载力有多种提法,如容许承载力、极限承载力、承载力特征值、根据地基的荷载条件与土性指标计算的承载力、勘察单位在工程设计前提供的承载力等;明确各种地基承载力的工程意义,对应用是重要的.文章分析了获得各种常用承载力计算方法的前提条件,提出工程应用中应当注意的问题.对地基在垂直、水平荷载共同作用下的情况,给出了地基承载力的计算公式.为正确的应用各种提法的地基承载力提出了建议.     

扁铲侧胀试验计算地基承载力的方法及对比分析

针对扁铲侧胀试验计算地基承载力的问题,进行多种常用方法的分析,并对扁铲侧胀试验进行介绍。结合港珠澳大桥珠澳人工岛勘察工程,对扁铲侧胀试验数据与静力触探试验参数进行相关性分析和统计回归,推导出用扁铲侧胀试验计算地基承载力的经验公式。对其结果与其他方法计算的地基承载力进行对比分析,表明采用扁铲侧胀试验计算地基承载力是可行的,但应该用地区性经验加以检验和修正。     

地基承载力问题中的破坏模式与度量标准

针对工程的实际情况,研究重力式结构地基可能的破坏模式,建立合理的地基承载力计算模式。通过对地基承载力研究中的破坏模式、设计荷载的作用面宽度、地基承载力稳定性度量标准等问题的讨论,认为:重力式码头是单向破坏模式,且需同时考虑整体破坏与局部破坏;直立式防波堤应是双向破坏模式,同样需考虑整体破坏与局部破坏。目前的对基床底面实际受压宽度的确定往往会导致地基承载力计算值的偏大。地基承载力问题用整体破坏模式的单一抗力分项系数,只能度量整体破坏,不能反映地基土可能发生的局部破坏;且不能准确反映地基土强度指标的不确定性,应采用强度分项系数与荷载分项系数来共同度量地基的承载能力。     

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。     

筒式基础结构分仓形式对抗倾承载力的影响

使用ABAQUS建立了4种不同分仓形式的筒式基础结构与土相互作用的非线性弹塑性有限元分析模型,得到了结构在水平荷载作用下的P-S曲线及极限状态的土压力。重点分析筒仓内壁土压力在不同区域的分布和变化趋势,根据结构的P-S曲线评估分仓形式的改变对结构抗倾能力的影响。结果表明,经过分仓优化的结构可更好地发挥其抗倾潜力,其结构承载力可提升15％～25％。     

斜坡堤稳定性分析及地基处理方案比选

基于有限元强度折减法模拟了典型的斜坡堤结构,分析斜坡堤稳定性影响因素对其安全系数的影响,结果表明强度参数和坡率与安全系数成正相关、荷载和坡高与安全系数成负相关,而水位与安全系数无明确相关性,并据此提出了相关建议。斜坡堤地基处理方案的选取,主要根据周边工程案例、经验、造价以及施工能力等进行主观综合比选,缺乏指标性的综合比选。针对此问题,采用模糊综合法综合比选方案指标,建立了地基处理方案的模糊综合评价模型,并通过具体工程项目进行实例验证,结果表明该模型实用并有效。     

响应面法在引桥式接岸结构可靠度分析中的应用

结合天津港地区以淤泥质为主的工程地质条件,构建引桥式接岸结构的ANSYS有限元数值模型。根据PDS模块抽样结果建立基于桩基承载力、胸墙一引桥连接点强度和结构位移等3种失效模式下的响应面方程,计算各随机变量影响结构可靠度的灵敏度和不同失效模式下接岸结构的可靠度,提出可供接岸结构优化设计参考的相关建议。