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基于软土桩基的船坞底板数值分析及研究

王兰换  
【摘要】:近年来,我国船舶工业发展蓬勃,船舶产业在整个国民经济中的重要性日益体现,随着修、造船业务的增长,中国将迎来船坞工程建设的高峰期。底板作为船坞工程的主要组成部分,其造价约为总船坞造价的1/3甚至更多,底板结构计算及分析的准确度对船坞工程的安全性和经济性有重要影响作用。船坞工程多数建于软土地基的沿海地区,软基上多采用桩基础型式,主要承受扬压力、船重、水重等产生的复杂荷载,且底板与土、桩的共同作用的受力机理相当复杂,目前船坞结构的相关研究资料较少。 目前,多采用有限元法来分析及研究软土桩基底板结构,通过建立底板-土-桩共同作用体系的数学模型,数值分析及研究结构体系的应力变形情况。为了研究基于软土桩基上坞室底板结构的应力变形情况,本文主要完成了以下工作: (1)计算底板结构需要确定荷载边界,渗透压力为主要荷载之一,结合船坞工程实例,利用有限元软件ADINA温度模块对坞室进行渗流模拟计算,确定作用于底板上的渗透压力。 (2)系统研究空间问题有限元解法,选取正确的材料的本构关系,设置恰当的接触面单元,满足数值计算精度和效率的要求,有效地分析及研究软土桩基底板结构体系。 (3)建立软土桩基底板结构三维模型,对模型进行数值计算,分析在空坞无船、空坞有船两种控制工况下底板结构的受力变形情况,并比较数值计算结果与实测结果,验证了数值计算结果的可靠性。以合理的强度控制与变形控制为目标,研究不同桩径、桩长、底板厚度情况下桩基底板结构的内力变形情况。


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