饱和软黏土中梯形浅基础承载特性研究

以ABAQUS有限元软件为平台,采用理想弹塑性本构模型模拟了浅基础及周围土体,建立了梯形浅基础的二维有限元模型,研究了不排水饱和软黏土中不同尺寸的梯形浅基础在竖向荷载、水平荷载和弯矩荷载单独作用模式下的地基承载特性,分析了基础侧面倾斜角度和深宽比两个变量对承载力的影响,针对25组模型的地基极限承载力进行无量纲和归一化处...     

海上漂浮风电吸力桶型基础的抗拔承载特性

文章开展数值模拟,研究漂浮式海上风机吸力式桶形基础在上层黏性土、下层砂土的分层土地基中的抗拔承载特性,探讨该基础的极限承载力、基础周围土体变形、基础转动点和前后侧土压力随加载位置和加载角度的变化规律。研究表明：随着加载位置沿主桶埋深方向下移,基础的抗拔承载力先增大后减小;当基础在分层土中承受倾斜荷载作用时,最佳加载位置位于3L/4桶高处（L为基础高度）;基础的极限承载力和前侧土体变形范围均与加载角度成反比;对于桶顶中心受载的工况,加载角度对转动点的影响较小,在不同的加载角度下,基础的转动点均位于基础顶面以下0.84L处。此外,探究加载位置和角度对基础侧壁土压力的影响,结果表明：基础埋深3L/4以下的前侧地基土压力随荷载作用点的下移而增大,与荷载作用角度成反比;基础埋深3L/4下的前侧地基对基础承载性能的发挥有重要影响。     

桶形基础的承载特性与承载力计算

桶形基础的承载特性,由于埋深范围和筒内包裹大块土体,而显著区别于桩基和普通浅基础.水平承载力计算与桩基存在显著的差别.本文结合了API规范中有关桩基和浅基础承载力的有关规定,结合桶形基础的特点,基于刚体极限平衡理论,提出了桶形基础承载力计算的一种方法,并用于分析垂直荷载与泥面弯矩的对水平承载能力的影响.     

新型筒型透空式码头结构的失稳分析

针对离岸深水环境特点,文章提出了新型筒型透空式码头结构,依据筒型基础的结构特性,提出了水平荷载作用下结构的失稳判别标准。然后,建立了筒型透空式码头的三维弹塑性有限元模型,对其水平荷载作用下的结构失稳进行分析。结果表明筒型透空式码头结构基础周围土体在水平荷载作用下发生楔形剪切破坏,增加筒长可显著增加基础的水平承载力,但对基础的屈服和极限水平位移影响较小。     

海上风电植入式嵌岩桩承载特性分析

本文结合某海上风电嵌岩桩基础,采用有限元软件ABAQUS分析在极限荷载状态下的嵌岩桩承载特性,对比分析了灌浆混凝土开裂、桩身变形、弯矩及剪力分布情况。结果表明:灌浆层在极限荷载状态下会产生三个破坏区域,灌浆料强度对承载力提升不大,增加灌浆料厚度能显著提高承载能力。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

梁板式高桩码头极限承载力概率分布

极限承载力概率分布是结构可靠度计算要解决的主要问题之一。针对在役高桩码头结构安全评估问题,选择结构材料性能参数与几何尺寸参数为随机变量,基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗法建立典型梁板式高桩码头极限承载力概率分布模型及统计参数。研究了水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布及损伤位置、损伤程度和损伤数量对高桩码头极限承载力概率分布及统计参数的影响。结果表明:水平荷载作用下无损结构的极限承载力概率分布为正态分布,损伤位置、损伤程度和损伤数量不影响结构极限承载力的概率分布。在水平荷载作用下计算损伤结构的可靠指标时,可以采用无损结构极限承载力概率分布及统计参数进行计算。     

砂土地基大圆桶基础水平承载特性研究

大圆桶基础广泛应用于港口、码头和防波堤的建设中,工作中作为水工结构物基础其不仅要承受着来自上部的竖向荷载,还受到水环境引起的巨大水平荷载作用。鉴于现有的研究多集中于软粘土地质环境,本文以近海砂土水域为工程背景,利用有限元方法分析了单调水平静力作用下大圆桶基础的承载特性和破坏模式。计算了不同长径比的大圆桶基础水平极限承载能力,分析了基础失稳过程与转动破坏中心位置,研究了桶体周围土体抗力分布形式。研究结果可为近海海域大圆桶基础承载能力设计提供参考与借鉴。     

海洋石油工业中的多相流测量问题

针对海洋中的吸力式桶型基础,通过静荷载下单桶模型试验,得到了在竖向荷载、横向荷载下的载荷位移曲线,以及竖向和横向耦合加载情况下的极限承载力组合.结果表明,竖向荷载下桶基呈土体滑移破坏形式;垂向荷载下桶基呈桶拔出破坏形式;两种载荷组合下,存在一个极限状态线,该线以内,基础不破坏;当垂向载荷超过一定值时,桶基破坏由拔出破坏形式转变为土体滑移破坏形式.     

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。     

大圆筒防波堤水平和竖向荷载共同作用下承载力数值模拟

大圆筒防波堤服役过程中受到水平荷载和竖向荷载的复合作用,并且不同的大圆筒结构因为直径及入土深度的不同,对水平荷载和竖向荷载复合作用的承载力也不同。采用Swipe加载模式,基于位移加载控制模式数值模拟了不同入土深度与直径比的薄壁大圆筒结构的承载力。计算结果表明:随着入土深度的增加,水平方向承载力线性增大,竖向承载力先期增速较大,后趋于稳定;当入土深度较小时,大圆筒薄壁结构两侧地基出现塑性贯通区,当入土深度较大时,两侧的塑性贯通区变为一侧出现;地基破坏时的水平和竖向荷载共同作用下承载力包络线呈外凸的椭圆形,随着大圆筒结构入土深度的增加,椭圆的半径增大;归一化的极限承载力变化趋势相同,得到偏于安全的承载力破坏包络线方程。     

吸力式桶型基础承载力模型试验

针对海洋中的吸力式桶型基础,通过静荷载下单桶模型试验,得到了在竖向荷载、横向荷载下的载荷位移曲线,以及竖向和横向耦合加载情况下的极限承载力组合.结果表明,竖向荷载下桶基呈土体滑移破坏形式;垂向荷载下桶基呈桶拔出破坏形式;两种载荷组合下,存在一个极限状态线,该线以内,基础不破坏;当垂向载荷超过一定值时,桶基破坏由拔出破坏形式转变为土体滑移破坏形式.     

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。     

客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板，利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同，因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现：对于槽型压筋板中间部分，随着槽型间距和压筋板长度的增加，线性屈曲压力减小，受压极限承载力减小，破坏时的最大挠度增加；随着厚度增加，线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少，破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分，缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距，以提高压筋板的极限承载力。     

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。     

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。     

基于灰色系统理论确定试桩极限承载力的方法

在试桩未达到破坏荷载时,正确预测确定基桩极限承载力具有重要的工程意义。根据灰色系统理论,利用GM(1,1)模型建立桩的荷载——沉降关系方程,进而建立推定预测基桩极限承载力的理论方法,对单桩极限承载力进行预测。计算表明:建立在灰色理论基础上预测基桩极限承载力的方法具有较高的准确性。     

翼板长宽比和夹角对加翼桩水平承载性能影响分析

加翼桩是优化的单桩基础形式,适用以承受水平荷载为主的风电基础。文章基于ABAQUS有限元分析软件构建加翼桩三维数值仿真模型,选择5种长宽比的矩形翼板、4种夹角梯形翼板研究翼板形状对加翼桩桩身位移、弯矩、应力和极限承载力的影响。研究结果表明,矩形翼板长宽比和梯形翼板夹角对加翼桩水平承载性能影响较大,翼板对加翼桩泥面处水平位移的影响远大于桩身最大弯矩的影响,相同翼板面积时扁长形翼板对加翼桩水平承载力的提升效果明显优于竖长形翼板,倒梯形翼板对加翼桩水平承载力的提升效果优于正梯形和矩形翼板。     

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。     

陆上风机圆形基础底板承载力计算方法研究

不同于常规构筑物基础,陆上风机圆形基础具有受荷动力效应显著、截面尺寸大等特点。以常规构筑物圆板基础破坏模式为基础,使用极限平衡方法,对风机基础在主要破坏模式下的极限荷载进行了理论推导,开展了风机基础截面尺寸、径环向配筋量等参量的影响分析。分析表明,风机圆形基础的承载力由基础外悬挑扇形块破坏模式确定,其他破坏模式不起控制作用;烟囱规范的长悬挑圆形基础承载力计算公式不适用于风机基础设计;本文提出了风机圆形基础承载力的计算公式及相配套的设计建议,可望为风机基础规范的制定和基础工程设计提供有益参考。