中欧规范关于重力式码头地基承载力计算方法的对比

针对欧洲规范体系和中国规范体系中重力式码头地基承载力计算方法不同的问题,通过对两套规范体系的设计方法和计算模型对比和分析,并结合某工程实例计算排水情况下的地基承载力,结果表明二者存在明显差异。欧洲规范通过荷载分项系数反映了荷载的不确定性;中国规范则在地基承载力计算时考虑竖向应力和地基承载力竖向应力的关系,计算结果介于欧标设计方法 1两种组合的结果之间。用欧洲规范英国国家附录进行设计时须验算两种组合方法,计算重力式码头地基承载力时还应注意计算面的选取。     

中欧重力式码头结构设计方法比较

重力式码头是一种常规码头结构形式,世界各国设计方法各有不同。综合对比分析中国港口工程规范和欧标(英标)对重力式码头结构设计的理论基础、计算参数、荷载组合、抗倾抗滑稳定验算和地基承载力验算等。结合算例,定量对比计算方法的差异,提出采用欧标进行重力式码头设计时须加以关注的方面。结果表明欧标(英标)计算方法总体偏于严格,尤其当采用土体强度考虑分项系数的验算方法时。     

具桩靴自升式钻井船插桩过程有限元模拟研究

在评价具桩靴自升式钻井船的插桩深度及承载力时,包括浅基础、桩基础在内的多种计算方法均有各自的适用条件和局限性。应用有限元数值模拟方法,分别研究了桩靴在均质黏土和均质砂土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同公式的适用性等多方面认识。在均质黏土中,随着插桩深度的增加,地基土先后经历了整体剪切破坏、局部剪切破坏、冲剪破坏三种破坏形式;在均质砂土中,地基土的破坏形式主要表现为整体剪切破坏。插桩荷载的影响深度约为3倍桩靴截面宽度。浅基础公式的计算结果与有限元模拟成果更为接近。     

半圆型防波堤地基承载特性的有限元数值分析

半圆型防波堤是适用于软土地基的轻型重力式结构,地基承载特性是工程应用中需解决的重要问题。以大型通用有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立了波浪荷载作用下半圆堤结构的弹塑性有限元分析模型。结合工程实例,分别参照地基极限承载力、结构允许变位判别标准对半圆堤的地基承载特性以及影响因素进行了有限元数值分析,并与汉森公式计算结果进行比较。结果表明:基于允许变位判别标准下的地基承载力分析结果相对安全,地基极限承载力计算的有限元结果与理论公式结果基本吻合,证实了汉森公式对半圆堤结构的适用性。进一步利用有限元方法分析了地基土强度、基础宽度、加固深度等因素对地基承载力的影响。     

土体抗剪指标和基床厚度对重力式码头结构地基承载力的影响

为合理确定重力式码头结构基础尺度,对重力式码头结构地基承载力变化与地基土体抗剪指标(黏聚力和内摩擦角)、基床厚度等参数变化之间的敏感程度进行分析。结合大连港太平湾港区某码头工程实例,采用《水运工程地基设计规范》中的方法计算地基承载力抗力分项系数,并绘制地基承载力抗力分项系数与地基土体抗剪指标、基床厚度之间的关系曲线。结果显示:黏土内摩擦角、黏聚力数值的增加可持续提高地基承载力;黏土内摩擦角的数值越大,对地基承载力的提高作用越显著;当基床厚度增加时,对地基承载力的提高作用逐渐减弱。在以地基承载力确定重力式码头结构地基尺度时,可以通过改善土体指标或增加基床厚度提高地基承载力,但应避免一味地增加基床厚度。     

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。     

重力式码头加固升级增设卸荷平台改造与应用

针对升级改造中使用荷载增加较大的重力式码头结构稳定性、承载力不能满足规范要求的情况,提出码头墙后增设桩基及简支板平台、形成卸荷平台减少土压力的方案,计算分析表明,卸荷平台对提高结构稳定性、承载力和减少地基应力有显著作用。探讨其优缺点和适应性。     

水工挡土墙地基承载力特征值修正

在采用载荷试验或原位试验的经验统计关系等确定地基承载力特征值时,考虑的是对应于基本条件下的值;而在进行地基基础设计时,考虑的是承载力极限状态下的标准组合,即采用荷载设计值。针对这一问题,对水工挡墙在水平力作用下基础土体的破坏模式进行了分析,研究埋深和宽度对地基承载力特征值带来的影响。采用引入基础深度修正系数的方法,使挡土墙地基承载力特征值得以提高。     

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.     

施工期边坡稳定性分析中适用的强度

对目前施工期边坡稳定分析中通常采用的抗剪强度进行分析,施工期的地基土强度除应考虑施工过程的填土对地基的固结作用外,还应考虑施工期间地基土在自重条件下的固结作用,并建议采用分别考虑填土重力和地基土自重力的固结度所计算的强度。另外,采用垂直附加应力计算强度时,不符合稳定性分析的应力状态应是极限应力状态的极限状态设计原则,采用土条重力计算强度更为合理。     

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.     

海上风机吸力式桶形基础竖向承载力特性研究

吸力式桶形基础作为一种新型的海上风机基础,正逐渐以单桶或者多桶组合形式被应用于海上风机支撑基础设计中。然而目前对应用于海上风机基础的桶形基础的极限承载力的研究仍存在研究不全面和结果不统一的问题。本文以宽浅型单桶基础为例,采用有限元软件Abaqus对海上风机吸力式桶形基础在饱和黏土地基中的竖向承载特性进行三维有限元分析。考虑桶土接触面分离条件对极限承载力和土体破坏模式的影响,并且对桶形基础长径比、土体的有效重度以及土体不排水抗剪强度分布对桶形基础竖向极限承载特性的影响进行分析。研究成果可以为海上风机吸力式桶形基础设计提供参考。     

地质参数对地基承载力的影响以及土层穿刺评估

地质参数的正确选择对平台安全操作有重要意义。本文针对某自升式海洋平台所处南海海域地质土层,利用数值比较法对砂的内摩擦角以及粘土不排水抗剪强度等地质参数进行研究。通过地质参数前后系数的改变在地基承载力计算结果的体现,比较数值得出结论,并通过所画土层的地基承载力插桩曲线评估该土层发生穿刺危险的可能性。结果表明：采用将砂土内摩擦角降低5°、按实际的土层强度参数进行地基承载力计算和插桩深度预测,计算结果与实际平台操作结果接近以及选取1.5的安全系数计算和评估穿刺危险是可行的。     

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。     

软土地基上新型港工结构及其相关问题研究

在我国渤海湾沿岸、连云港以南苏北沿海、长江口、杭州湾、闽江口、韩江口、珠江口和海南岛西北部等很多沿海地区,广泛分布着软弱土地基。为适应深水、软土地基条件,近些年来研究开发了一些新型港口海岸工程结构,主要可分为轻型重力式结构、筒型基础结构、深水全直桩结构和导管-桩基结构等几类。论文给出了模拟这些结构力学特性的有限元数值模型,提出了结构极限承载力分析的加载系数法、土体强度折减法及相关简化计算方法,分析了各类结构的承载特性及其破坏模式,建议了有待进一步研究的问题。     

干坞开挖状态下基底承载特性研究

天津滨海新区中央大道海河沉管隧道的沉管管段需要在干坞内预制完成,干坞内土体在卸荷状态下的承载与变形特性将发生变化,影响干坞基底承载力。根据干坞开挖的卸荷应力路径,通过室内试验,对卸荷状态下干坞基底土承载与变形特性进行试验研究。得出了不同深度土层卸荷后强度的变化情况,同时对卸荷影响深度进行了试验研究。由于开挖对不同土层不同深度土体强度影响不同,很难用传统的极限承载力公式计算基底承载力,根据试验得出的卸荷后土体强度指标,对干坞基底承载和变形特性进行了有限元计算,根据计算结果确定干坞基底在沉管管段荷载作用下的稳定性和安全系数,为以后的干坞设计提供依据。     

自升式平台桩靴/地基承载力的数值分析

桩靴/地基承载力的准确预报是确保自升式平台进行海上插桩作业安全性的重要前提,常规的规范算法在处理复杂地基条件时存在困难。基于非线性数值分析方法,在对加载点位置、网格尺寸、地基边界等关键技术进行研究的基础上,以某400ft水深自升式平台为例,分别对海底均质土和成层土的承载力进行了研究。同时,对各土层参数的影响进行了详细分析,为探索插桩过程中地基破坏原理和承载力计算提供了一些参考。     

回填土区深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基的静承载性能

结合实际工程现场静载试验,采用有限元计算方法研究了桩长和桩土模量比对深层搅拌桩和高压旋喷桩复合地基在回填土中的桩体承载特性、荷载传递及复合地基变形特性的影响。结果表明,在回填土区,深层搅拌桩以桩体上部破坏为主,增加桩长不能有效地提高复合地基承载力,增加桩体强度尤其是上部桩体的强度则能够较大地提高复合地基承载力,高压旋喷桩可有效增强回填土地基的承载力。提出的桩体弹性模量取值范围可供设计参考。