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根式沉井基础水平承载性能试验和数值模拟研究
| 论文题名： | 根式沉井基础水平承载性能试验和数值模拟研究 |
| 关键词： | 桥梁工程;根式沉井基础;水平承载性能;有限元分析法 |
| 摘要： | 随着我国社会经济的飞速发展，保障交通运输平稳有序进行已经成为了国家经济发展任务的重中之重，加快推进跨江、跨海桥梁修建能够更好的缓解现有的交通紧张局面。目前我国桥梁建设工程发展较为迅猛，且许多大型桥梁的建设技术及工艺已处于世界领先水平。其中现有大型桥梁工程中常用的基础形式有沉井基础、沉箱基础、管桩基础、扩大基础或多种组合基础形式等，随着施工工况日趋复杂，现场技术人员创新性的提出了根式沉井的设计理念。 根式沉井基础是在传统沉井基础周围增设水平向根键，受荷载过程中通过根键带动沉井基础周边区域内的土体共同来承担荷载，从而提高基础整体的承载力并增大基础的稳定性。本文主要通过预先设计好的室内缩尺模型试验方案，对不同条件下根式沉井基础在砂土中的水平承载性能进行研究，并使用有限元模拟软件针对实际工况进行验证，主要的研究内容如下: (1)通过室内模型试验，对比分析根式沉井基础在不同根键个数、根键层数、根键长度、根键位置以及根键层间距等对比条件下，水平承载力大小对沉井基础力学特性的影响。试验结果表明:增加根键个数、层数可以有效限制根式沉井基础水平位移并减小井身整体弯矩及剪力，提高根式沉井基础水平承载力;增大根式沉井基础根键长度可以带动更大范围桩间土，井身内力规律保持相同且变化值较小;提高竖向荷载能够对基础底部土体起到压实作用并提高土体强度，因此可以减小水平位移及井身内力，对承载力有一定提升效果。 (2)沉井基础破坏模式属于刚性破坏，基础水平极限承载力主要由沉井周围土体强度控制。按照土压力理论，随着基础深度的增加土体自重应力也相应增大，深层土体能够提供更大土抗力以阻止沉井基础发生倾覆及旋转破坏，对限制基础水平位移和提高基础水平极限承载力具有显著效果。 (3)采用有限元分析方法建立试验工况对应的模型体，模拟沉井基础水平受荷全过程。模拟结果表明:模拟结果规律与缩尺模型试验规律保持一致，且通过分析根键侧摩阻力可知根键的远端表面处的应力较大，其他角点的应力相对较小且中部根键在水平受荷过程中发挥主要承载作用。 |
| 作者： | 刘增玉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 朱小军;周欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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