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基于码头水平承载桩非线性数值模拟分析
| 论文题名： | 基于码头水平承载桩非线性数值模拟分析 |
| 关键词： | 码头工程;水平承载桩;非线性数值模拟;桩基位移;群桩效应;桩土接触设置 |
| 摘要： | 桩基经历了漫长的发展之后,已经成为基础结构中的主要形式。尤其在经济快速发展的今天,大型超高层建筑、港口码头枢纽以及海上石油平台等复杂结构的出现,桩基础结构受力多样化,日趋复杂。关于桩承受竖向荷载,学者们已经做了大量的研究并得出了成熟的理论,但关于桩基承受水平荷载的研究尚不够成熟,本文通过泉州港码头工程中的实际地质资料、气象资料、桩基做研究背景,运用有限元分析软件ANSYS建立单桩、群桩模型,通过计算桩基水平位移来分析桩土之间相互作用关系,研究桩基在水平荷载作用下的工作规律,用来指导桩基在实际工程中应用,达到安全、经济的效果。 本文先描述了水平承载桩国内外的发展历史以及一些研究水平承载桩的经典方法,为后文桩基特性分析做铺垫。由于桩土材料的特殊性,桩土在水平荷载的作用下呈非线性变形,非线性计算具有很高的复杂性,所以本文对非线性知识进行介绍。大型通用有限元软件ANSYS是本文运用的主要软件,三维仿真模拟是本文核心内容,本文详细描述了桩土模型的建立和计算过程,从材料单元选取,网格划分,接触单元设置,一直到计算过程,都进行了详细的介绍以及过程操作的理由和参考标准。 本文主要通过有限元计算,然后从后处理中提取大量计算数据进行分析、总结规律。有限元计算分析主要分为两大块,第一块研究单桩在水平荷载作用下的工作特性,分别计算在不同桩径D、桩入土深度L、土体模量E、竖向荷载F时,单桩水平位移,拟合位移数据总结单桩工作规律;第二块在研究单桩水平承载性能的基础上研究群桩,在不同工况下,分别计算群桩基础水平位移,然后分析桩数N、桩距S、桩径D、桩入土深度L、土体模量E对群桩基础水平位移和群桩效应的影响,用函数表达即y=F(N,S,D,L,E,),不仅要考虑水平位移的大小,还要考虑群桩效应对水平承载力的影响。为了验证计算的正确性,本文通过大量数据处理和土力学基本知识,对前人关于桩位移公式进行修正,对原公式系数进行修改,并将ANSYS和修正公式计算出的桩基位移进行比较,提高说服力。 |
| 作者： | 姚军 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 汪宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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