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原文传递北赵引黄拱形渡槽桥台桩基承载力三维非线性有限元分析

论文题名：	北赵引黄拱形渡槽桥台桩基承载力三维非线性有限元分析
关键词：	桩基础;拱形渡槽;承载力;三维非线性有限元分析
摘要：	桩基是一种应用广泛且历史悠久的基础形式。随着我国南水北调等一批大型水利及配套工程的建设，一些大型、特大型渡槽及桥梁在水利工程上相继出现，伴随而来的是下部基础的复杂化和桩基在水利工程中的应用日益广泛化，因此对复杂桩基工作特性的课题研究显得尤为重要。桩基承载力可以通过模型实验来确定，但是模型试验所需费用大、耗时长，进行大规模的试验难度很大。随着计算机应用技术的发展，有限元法(FEM)在工程实践中得到了广泛应用。应用有限元法研究桩基可以考虑到土的连续性、非均匀性、非线性、各向异性、粘弹性及桩土界面特性等多种复杂因素。Griffiths(1982，1998)、Dasgupta(1995)和Manoharan、Bard(1997)和Frydman、Day和Potts(2000)、[1-5]及郑颖人(2005)[6]等人应用该方法分析地基承载力，都得到了较满意的结果。北赵引黄提水工程桩基，是由四根直径1米、长30米、桩中心距．2．5米的单桩通过桥台连接形成的密集群桩结构，该结构中桩与桩之间、桩与周边土体之间以及桩间土体之间相互影响关系复杂}同时由于土体应力、应变关系的非线性，导致该工程中桩基不能按照单桩性状的简单叠加来研究。目前对于群桩结构竖向荷载作用机理的研究尚不够成熟，特别是对于拱形渡槽桥台桩基同时具有较大竖向及水平荷载作用的群桩结构的承载力研究，目前国内还未见相关文献报道。　　根据运城市水利设计研究院引黄工程设计要求，该研究运用ANSYS软件建立了北赵引黄拱形渡槽桥台桩基的空间三维非线性有限元模型，提出了将拱跨一桥台一浆砌石体一桩体一地基土体整体建模的联合作用分析方法。　　该研究对考虑温度荷载作用下结构各部位应力、位移分布规律进行了非线性有限元分析，重点研究了水平荷载和竖向荷载共同作用下拱跨、桩基及地基土体应力、位移情况。将拱跨一桥台一浆砌石体一桩体一地基土体整体建模的联合作用分析方法的提出对类似工程问题的解决具有实用参考价值，同时模拟结果对工程设计施工有指导意义。　　三维非线性理想弹塑性有限元模型分析，主要研究内容及其成果如下：　　 1、分析了将拱跨一桥台—浆砌石体一桩体一土体整体建模的联合作用分析方法的可行性，成果对工程实际问题的解决具有实用参考价值，同时对相关研究理论的发展具有推动作用。　　 2、桩间距较小的群桩结构中，桩与桩之间及桩与桩间土之间都具有非常明显的相互作用及影响，桩及桩间土整体协调变形，说明将单桩性状简单叠加的计算方法与工程实际情况有较大出入，采用整体建模的联合作用分析方法更符合工程实际。　　 3、温度变化对于轻型拱结构桥台桩基承载力影响较小，但对于拱结构的变形和内力有较大影响，因此拱结构设计必须考虑温度荷载作用。相比较之下，温降工况下拱结构沉降变形量最大，对结构安全稳定最不利。
作者：	邢喜旺
专业：	水工结构工程
导师：	孙建生
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文