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。     

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。     

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。     

大圆筒结构与粘土相互作用的模型试验研究

以沉入式大圆筒为研究对象,进行了大圆筒结构与粘性土相互作用的室内模型试验,初步搞清了大圆筒结构在粘性土中的工作机理、筒内、外土压力分布特性、大圆筒的抗倾性能、筒底地基反力分布及结构变位情况等。     

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。     

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。     

沉入式圆筒结构土与筒壁间竖向应力分布及圆筒变位计算

采用模型试验分析了沉入式圆筒结构在倾覆过程中土与筒壁间摩阻力调整机理,并基于试验资料建立了土与筒壁间坚向应力的数学表达式,同时利用已建立的有关公式求解圆筒结构的变位。     

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．     

大圆筒人工岛围堰结构稳定性和筒底地基应力的有限元分析

通过三维弹塑性有限元分析结果得出考虑地基强度弱化效应时,沉入式大圆筒结构稳定性安全系数有所降低,但降低程度小于地基强度的弱化程度;施工期大圆筒围堰结构的变位模式主要为绕筒底附近某点发生转动变位,岛内侧的大圆筒底部地基应力大于岛外侧;正常使用期,结构的变位模式则主要为平动变位,岛内侧大圆筒底部地基应力也大于岛外侧,但地基应力分布相对比较均匀。     

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。     

钢板桩码头施工过程受力分析

运用大型有限元软件建立三维有限元模型,模拟钢板桩码头施工过程中板桩的桩身侧向位移、桩身土压力以及桩身弯矩的变化规律,从而了解施工过程中钢板桩的受力情况。研究结果表明：随着抛填施工的进行,板桩墙的侧向位移逐渐增大,呈两头小、中间大的侧移趋势;板桩墙侧土压力沿深度方向均呈缓慢的增大趋势,最大土压力为激活板桩墙及后侧回填土工序墙底部的152.1 kPa;板桩墙由于上端受拉杆约束、下端受土体嵌固作用,弯矩大体呈“S”。     

船坞坞口水上基坑力学性状数值分析

结合某船坞坞口水上基坑围护结构的设计,采用有限元数值模拟研究了基坑施工全过程中支护结构的受力与 变形性态。采用Plaxis 2D建立考虑结构与土体共同作用的平面应变计算模型,并考虑不同水位及波浪荷载、地形地质条件 及复杂施工工况的影响。研究表明：外部条件的不对称导致水上基坑围护结构的变形及受力与陆上基坑存在明显差异,基 坑开挖并降水至坑底并非结构受力的最不利状态;基坑外坡护坡、压脚未施工前坑内降水是基坑围护结构变形的最不利状 态;不同水位及波压条件对单排钢板桩的影响比对双排钢板桩的影响明显,两种不同类型围护桩的整体受力状态也存在明 显差异;随基坑开挖和降水深度的增加,第1道混凝土支撑的受力会从受压变成受拉,下部各道钢支撑均处于受压状态;施 工中应密切关注第1道支撑受力状态的变化。     

吹填土对筒型基础结构工作性能的影响

针对吹填土对筒型基础结构工作性能影响的问题,进行三维有限元模拟研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与吹填土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和不同厚度吹填土作用下筒型基础结构各点土压力的变化趋势,揭示筒壁所承受土压力的分布规律以及不同厚度吹填土的影响。该结果为防波堤的筒型基础结构稳定性验算提供了依据。     

土体固结对筒型基础结构工作性能的影响

为了分析土体固结对筒型基础结构工作性状的影响,使用大型通用有限元软件ABAQUS建立筒型基础结构与土相互作用的三维弹塑性模型,模拟在波浪荷载和结构自重作用下土体的固结过程。得到筒壁的土压力、筒底的竖向位移和基底水平切力在固结作用下的变化趋势,重点分析固结对筒型基础结构稳定性的影响。结果表明,固结使作用在结构上的力和结构产生的位移发生变化,土体发生不均匀沉降,抗倾覆稳定性降低为0.625倍,抗滑动稳定性增大为1.25倍。     

T型桩基地连墙组合式码头结构受力特性研究

为了研究T型桩基地连墙组合式新型码头结构在施工期、使用期受力和位移性状,寻求最佳施工方案,以实际工程为依托,通过FLAC 3D软件对码头结构进行三维数值模拟。论证了开挖桩间土的必要性,并分别进行了3组不同的施工方案的比选,并在最佳方案的基础上研究其施工过程中结构位移、弯矩、剪力及地连墙两侧土压力变化规律,及使用期不同荷载作用下分配情况。分析结果表明,以一定坡度开挖桩间土是有必要的,建议与前沿土同时分层开挖。