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原文传递嵌入式筒型结构土压力计算及稳定性研究

论文题名：	嵌入式筒型结构土压力计算及稳定性研究
关键词：	海港工程;嵌入式筒型结构;土压力;受力计算;稳定性分析
摘要：	随着世界海运贸易的繁荣，港口、海岸工程建设迅速发展，导致地质条件优良的海岸线所剩不多，港口、海岸工程开始向深厚软土、淤泥地质等不良地基条件发展。传统的重力式结构、高桩结构等结构在此类地基上施工，或地基处理费用太高，或施工困难，往往难以满足工程建设的要求。嵌入式筒型结构（或称椭圆形筒形基础结构）是2013年应用于连云港港徐圩港区东防波堤的一种新型结构，适用于淤泥质海床和深厚软土等不良地基条件，具有造价低，可在陆地预制、海上安装，工期短等优势。随着我国港口大型化、深水化的发展趋势，嵌入式筒型结构在软土地基上，具有非常广阔的应用前景。但是，嵌入式筒型结构不同于重力式结构和高桩结构，由于嵌入在土中，结构与地基土的相互作用复杂，土压力分布规律、结构在水平荷载下的稳定性等诸多方面尚无成熟的计算理论和方法，因此亟需开展相关理论研究，发展完善嵌入式筒型结构设计的相关理论体系。为此，本文采用拟静力法对波浪荷载作用下嵌入式筒型结构与土的相互作用机制、结构受力计算和稳定性分析进行系统深入的研究，论文主要包括以下的内容: 　　1、针对嵌入式筒型结构在淤泥质海床上的工作机理和破坏模式，建立结构在软土地基上的理论计算简化模型，提出适用于该模型的土压力、摩阻力、地基反力的计算方法，由静力平衡方程，求解得到维持结构稳定的水平极限荷载。　　2、在大型通用有限元分析软件ANSYS平台上，建立水平荷载作用下嵌入式筒型结构在软土地基上的有限元计算模型。通过施加水平集中荷载的方法模拟结构所受波浪力作用，并变化集中荷载值，分析结构在不同波浪力作用下的位移情况。　　(1)根据数值计算结果，确定结构在水平荷载作用下的运动形式，绘制荷载-位移曲线，根据荷载-位移曲线及结构失稳的位移标准确定结构的破坏模式及水平极限承载力，并与理论计算的结果进行对比。　　(2)根据数值计算结果，研究筒外土压力沿埋深及径向的分布规律;研究筒内的土压力沿埋深分布规律，并分析筒内土对维持结构稳定的作用。　　(3)模拟结构设置隔板和不设置隔板两种情况，研究隔板对土压力分布的影响，分析隔板对维持结构稳定的作用。　　(4)模拟盖板与筒内土是否接触两种情况，研究两种情况下土压力分布规律及结构稳定性的差异。　　(5)通过设置土体不同的粘聚力、内摩擦角和重度等参数值，分析土体参数对结构稳定的影响。　　(6)设置下筒与持力土层不同的摩擦系数，分析筒端摩擦力对结构稳定的影响。设置下筒嵌入持力土层不同的深度，分析嵌入深度对结构稳定的影响。　　研究结果表明，嵌入式筒型结构在水平波浪力的作用下的破坏模式为倾覆破坏。在倾覆极限状态时，下筒外侧土压力并未达到极限值，土压力值沿埋深呈非线性增加，下筒内部土压力为静止土压力。下筒内的纵横隔仓、土体参数、盖板是否受到筒内土体反力、下筒嵌入持力土层深度对结构稳定性有重要影响，筒端摩擦力对稳定性的影响不大。
作者：	李彦平
专业：	港口、海岸及近海工程
导师：	史宏达
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国海洋大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文