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。     

沉入式大圆筒防波堤稳定性计算方法

假设沉入较深土层的大圆筒防波堤的稳定性主要由土的嵌固作用维持，其工作原理与无锚板桩相似。根据大圆筒防波堤直径很大的特点，在无锚板桩计算方法的基础上，进一步考虑土体作用于简底的水平切力、简底土反力、以及简内外土体对筒壁的竖向摩擦力对稳定性的作用，建立了沉入式大圆筒防波堤满足稳定性要求的嵌固深度计算方法。通过数值计算，研究了有关参数对大圆筒防波堤稳定性的影响。     

大直径钢圆筒变形特性分析

大直径钢圆筒已在国内外港口、跨海桥梁等工程中应用,但对于大直径钢圆筒的变形特性认识依然不足。基于国家科技支撑计划项目依托工程——港珠澳大桥东人工岛岛壁结构-钢圆筒的深层水平位移实测资料,结合数值模拟,对大直径钢圆筒变形特性进行探讨。实测资料和数值模拟结果表明:钢圆筒结构随着筒内土体固结程度,其变形特性近似于重力式结构。     

大直径钢圆筒变形特性分析* 一期工程的主要技术问题与研究成果

大直径钢圆筒已在国内外港口、跨海桥梁等工程中应用,但对于大直径钢圆筒的变形特性认识依然不足。基于国家科技支撑计划项目依托工程——港珠澳大桥东人工岛岛壁结构-钢圆筒的深层水平位移实测资料,结合数值模拟,对大直径钢圆筒变形特性进行探讨。实测资料和数值模拟结果表明：钢圆筒结构随着筒内土体固结程度,其变形特性近似于重力式结构。     

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.     

不同受力状态下沉入式大圆筒结构入土深度计算方法

沉入式大圆筒结构是一种适用于软土地基的码头、海岸及近海工程水工建筑物,沉入式大圆筒结构入土深度确定是该种结构稳定性设计的关键内容。假设圆筒绕筒轴线上某一点和绕筒母线上某一点转动二种变位模式;根据作用于圆筒上竖向力的大小,土对筒壁的摩阻力考虑竖直向上和向下二种情况;在土对筒壁的摩阻力竖直向上的情况下,考虑背离转动方向一侧地基土对筒底的反力作用。根据水平力、竖向力和力矩平衡条件,建立了沉入式大圆筒结构入土深度计算方法,对现有方法做了修改和完善。结合工程实例,对不同计算模式进行了比较分析,并研究了作用于圆筒上的竖向力和水平力对入土深度的影响。     

基床式大直径薄壁圆筒结构内力计算的弹簧元数值模型

将大直径薄壁圆筒结构基底与基床间的接触边界处理为一种新的数值接触模型——弹簧元模型,并运用大型通用有限元软件ANSYS进行二次开发对薄壁圆筒结构的变形、基底应力与内力进行计算和分析。通过算例的计算与无基床沉降效应的全铰接模型和港工规范中重力式结构的常规计算方法进行了比较分析,表明本弹簧元模型更具合理性和有效性。     

深埋式大直径钢圆筒结构与土的共同作用

土压力是钢圆筒结构的主要外荷载之一,是分析钢圆筒与土共同作用机理的最重要一环。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛项目实例,以有限元软件PLAXIS 3D作为分析平台,建立深埋式大直径钢圆筒岛壁结构整体空间弹塑性有限元模型。分析钢圆筒结构的筒前被动土压力分布曲线与筒底竖向土压力分布曲线,并与同工况下二维平面等效理论计算方法得到的土压力曲线以及经典朗肯、库仑土压力进行对比。结果表明,三维数值模拟钢圆筒结构筒前被动土压力最小,随深度增长的趋势与经典土压力相吻合;三维数值模拟筒底竖向土压力与二维平面等效计算结果在分布趋势和数值方面都基本吻合。     

沉入式大直径圆筒结构地震响应分析

利用ABAQUS有限元软件建立大直径圆筒结构数值分析模型,研究单向实测地震波作用下大直径圆筒结构动力响应,得出如下结论：筒外土体沿地震波传递方向位移变化最大,筒底附近应力最大且最先出现塑性破坏;筒内土体在自由端位移变化最大,地震波最大峰值过后筒体与筒内土体出现反复脱离、滑移和黏合现象;筒体在自由端位移变化最大,筒体底部应力最大,而且有较大的环向弯矩。研究成果可为沉入式大直径圆筒结构设计提供理论依据。     

大直径圆筒结构施工期稳定性的试验和分析

本文通过对四个大直径圆筒结构工程施工期稳定性模型资料的分析，说明空筒的稳定的大直径圆筒结构施工安全的控制条件，从目前几个工程常用的圆筒来看，空筒仅可承受１Ｍ左右的波高，为保证施工稳定，空筒就位后必须立刻回填，文中分析了施工明圆筒失稳方式，圆筒直径，筒顶高程对稳定的影响，指出迭合圆筒位于水位变动区一节稳定性最差。     

大圆筒结构振动下沉过程的瞬态有限元分析

基于以不连续的时间点和空间点近似描述大圆筒结构连续振动下沉过程的方法 ,利用ANSYS-LSDYNA瞬态有限元计算软件,建立土体的粘弹塑性弹簧模型来模拟大圆筒结构的振动下沉过程,以获得大圆筒结构下沉过程筒体各点的应力极值,并与现场试验的数据进行对比,为大圆筒结构的设计和施工提供参考。     

沉入式大圆筒有关理论问题的探讨

通过试验研究及理论分析，从受力机理对沉入式大圆筒作了定义；对沉入式大圆筒的试验方法提出了新途径；阐明了筒内土体的抗倾机理及抗倾模式，提出了描述筒内，外土体压力的特征参数；地基抗倾折减系数的力学概念；筒的深入深度与筒底持力层土性的关系及提高沉入式大圆筒稳定性措施等有关理论；为今后沉入式大圆计算方法的研究指出了正确的方向。     

沉入式大直径薄壁圆筒护岸结构稳定性分析

将沉入式大直径薄壁圆筒等效成一个平面的刚体,根据日本规范OCDI中CELLULAR-BULKHEAD MODEL的测试结果.结合WINKLER地基模型和美国石油协会制定的API标准中p-y曲线法模拟土体对大圆筒的作用,利用ANSYS有限元法分析沉入式大直径薄壁圆筒的变形、位移以及土抗力的发展情况.实践证明,该方法计算简单、精度高,具有实用价值.     

插入式钢圆筒筒内侧土压力分布规律及计算方法

针对插入式钢圆筒筒内土压力计算理论多样性、计算结果差别大的问题,分析筒内土压力分布规律及计算方法。结合港珠澳大桥岛隧工程西人工岛X37#钢圆筒,采用有限元软件PLAXIS 3D和多种理论计算方法对比分析筒内土压力。结果表明：筒内土压力不是随深度增加一直增大,库拉依宁法计算筒内土压力结果与三维有限元软件分析结果比较吻合,在工程设计中可以采用库拉依宁法计算筒内土压力。分析成果可以为钢圆筒筒壁水平张力计算提供依据,从而合理确定钢圆筒筒壁厚度。     

沉入式大圆筒码头结构稳定性的有限元分析方法

基于有限元软件ABAQUS建立分析沉入式大圆筒码头稳定性的三维弹塑性有限元模型．采用弹性模型模拟大圆筒结构,采用Coulomb．Mohr屈服准则建立土体的本构关系模型．在圆筒与土体之间设置接触面单元模拟圆筒与土体的滑移、张裂和闭合。接触面的切向采用库仑摩擦本构关系模型、法向采用硬接触的方式。通过定义沉入式大圆筒码头稳定性判别准则和加载系数,提出根据加载系数一位移曲线判别结构稳定性的方法。针对某沉入式大圆筒码头工程的结构方案．采用有限元法计算码头结构的稳定性,分析不同土性指标对码头结构稳定性的影响．计算结果表明采用有限元方法分析沉人式大圆筒码头结构的稳定性是可行的．     

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.     

大直径钢圆筒结构稳定性离心模型试验研究

大直径钢圆筒结构是近年来兴起的一种新型水工结构形式,具有结构简单、施工速度快、结构受力条件好、造价低等优点,能够适应水深浪大的恶劣环境,在软土地区具有广阔的应用前景。在钢圆筒施工过程中,其在风浪荷载下的稳定性是工程关注的主要问题。以东海某码头工程钢圆筒护岸为研究对象,通过土工离心模型试验,研究钢圆筒结构的破坏模式和稳定性,并对位移、筒壁土压力、筒身应变等进行分析。结果表明：软土地基上钢圆筒结构在水平荷载作用下的失稳破坏模式主要表现为倾斜失稳,而不是整体平移;钢圆筒失稳破坏时的极限荷载约为其所受水平荷载的2倍;在水平荷载作用下,陆侧筒壁土压力逐渐升高,海侧筒壁土压力逐渐降低,陆侧筒壁土压力明显大于海侧;筒身应变随深度的增加而增大,钢圆筒底部的筒身应力明显大于上部。     

大直径圆柱壳结构与土体相互作用的一种耦合数值模拟方法

对于大直径圆柱壳结构及其土体分别采用壳单元和沿深度分层施加的三维空间弹簧单元进行模拟,推演了一种耦合数值分析方法,综合考虑了土体特性、土体深度及变形情况等因素。采用壳单元和弹簧单元的耦合数值处理可以有效地模拟大直径圆柱壳结构与土体之间的非线性相互作用机制。通过对实际工程的计算,所得到的圆柱壳结构在荷载作用下的受力状态以及位移与变形分布情况等结果均较为理想。     

大圆筒结构稳定性分析

本文研究探讨了大圆筒在结构临界状态下内外土压力的分布模式，建立了大圆筒的抗倾稳定条件。结合工程实例分析，得到结论：结构失稳时绕轴线上某点转动；转动点以上筒前土体和转动点以下筒后土体的抗力形成的抗倾力矩是总抗倾力矩的主要部分；加大筒体的沉人深度以及提高回填土的强度是有效的工程措施。     

基于Plaxis 3D空间的钢圆筒围护结构稳定性控制

钢圆筒围护结构为桥墩施工创造干施工环境,是施工期重要的临时辅助结构。基于有限元软件Plaxis 3D建立空间有限元模型模拟钢圆筒围护结构的施工过程,采用线弹性模型模拟大圆筒结构,采用Hardening soil model定义土体的本构关系,并在圆筒与筒内土、筒外土之间均加入界面单元模拟接触的实际性质。通过计算不同工况下钢圆筒本身的变位和土体产生的位移,探讨减小圆筒变位、增加结构稳定性的措施。