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《浙江海洋大学》 2017年
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后方桩台桩基布置型式对岸坡土体稳定性分析

王玉生  
【摘要】:随着国家进出口贸易量日益增加,远洋船舶大型化,港口选址远离陆地,逐渐向深水发展,大型船舶靠岸时产生的撞击荷载与深水处波浪引起的荷载对码头和后方桩台的安全使用产生影响。斜桩可有效限制水平向荷载引起的土体与结构物位移,但工程中桩基型式一般采用全直桩。因此,对高桩码头后方桩台桩基布置型式进行研究,开展岸坡在桩土相互作用下稳定性分析意义重大。本文对全直桩的传统桩基布置型式和布置斜桩的新型桩基型式的后方桩台,利用有限元软件ABAQUS对在船舶撞击荷载、堆货荷载、波浪荷载和自重荷载等外荷载作用下,分别进行数值模拟,并根据软件计算结果进行理论分析,比较两者间差异。得出如下结论:(1)码头整体在外荷载作用下,新型桩基布置型式对水平荷载承受能力强,将竖向荷载大部分传递给持力层土体,使土体发挥支撑作用,保证上部结构稳定性。(2)传统桩基布置型式对竖向荷载传递能力弱,但较好地发挥桩基承载作用,保证土体稳定性,但上部结构稳定性较弱;新型桩基布置斜桩使桩间土体稳定性得到保证,发挥抗滑优势,与土体形成“遮帘效应”。(3)新型桩基对水平荷载可承受并传递大部分应力,也可限制其引起的水平位移,效果优于传统桩基;但竖向荷载引起的竖向应力,新型桩基大部分传递给持力层土体,不及传统桩基承载能力强;且新型桩基坡顶坡脚处位移变化幅度较小,后期处于较稳定状态。新型桩基布置型式对以水平向荷载占主导优势的外荷载作用,可保证码头结构物及岸坡土体稳定性,效果优于传统桩基型式。本文数值分析结果可应用于港口建设桩基布置选型中,并进一步为后续相关研究提供借鉴。
【关键词】:桩基布置型式 后方桩台 斜桩 桩土作用 ABAQUS
【学位授予单位】:浙江海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:U656
【目录】:
  • 摘要8-9
  • Abstract9-13
  • 第一章 绪论13-19
  • 1.1 研究背景及意义13-14
  • 1.2 研究现状14-17
  • 1.2.1 国内研究现状14-16
  • 1.2.2 国外研究现状16-17
  • 1.3 主要研究内容17-18
  • 1.4 技术路线18-19
  • 第二章 基本理论与方法19-23
  • 2.1 有限单元法理论19
  • 2.2 有限单元法求解过程19-21
  • 2.3 有限单元法的优缺点21-22
  • 2.4 ABAQUS有限元软件简介22
  • 2.5 本章小结22-23
  • 第三章 工程实例与模型建立23-37
  • 3.1 工程实例23-24
  • 3.1.1 工程概述23
  • 3.1.2 工程建设规模23-24
  • 3.2 工程自然条件24-31
  • 3.2.1 工程地理位置24-25
  • 3.2.2 气象条件25-26
  • 3.2.3 水文26-27
  • 3.2.4 岩(土)层工程地质特征27-31
  • 3.3 模型建立31-36
  • 3.3.1 模型设计31-33
  • 3.3.2 材料特性及本构模型选择33
  • 3.3.3 分析步设定33-34
  • 3.3.4 边界约束条件34
  • 3.3.5 施加荷载34-36
  • 3.3.6 单元类型及网格划分36
  • 3.4 本章小结36-37
  • 第四章 码头结构应力分析37-47
  • 4.1 桩基应力分析37-40
  • 4.1.1 桩基应力水平向分布37-38
  • 4.1.2 桩基应力竖向分布38-39
  • 4.1.3 桩基应力总体分布39-40
  • 4.2 岸坡土体应力分析40-43
  • 4.2.1 地应力平衡状态应力分布40
  • 4.2.2 岸坡土体应力水平向分布40-41
  • 4.2.3 岸坡土体应力竖向分布41-42
  • 4.2.4 岸坡土体应力总体分布42-43
  • 4.3 码头整体应力分析43-45
  • 4.3.1 码头整体应力水平向分布43
  • 4.3.2 码头整体应力竖向分布43-44
  • 4.3.3 码头整体应力总体分布44-45
  • 4.4 本章小结45-47
  • 第五章 码头结构位移分析47-57
  • 5.1 桩基位移分析47-49
  • 5.1.1 桩基位移水平向变化47
  • 5.1.2 桩基位移竖向变化47-48
  • 5.1.3 桩基位移总体变化48-49
  • 5.2 岸坡土体位移分析49-53
  • 5.2.1 地应力平衡状态位移变化49-50
  • 5.2.2 岸坡土体位移水平向变化50-51
  • 5.2.3 岸坡土体位移竖向变化51-52
  • 5.2.4 岸坡土体位移总体变化52-53
  • 5.3 码头整体位移分析53-55
  • 5.3.1 码头整体位移水平向变化53-54
  • 5.3.2 码头整体位移竖向变化54-55
  • 5.3.3 码头整体位移总体变化55
  • 5.4 本章小结55-57
  • 第六章 结论与展望57-59
  • 6.1 主要结论57
  • 6.2 后续研究及展望57-59
  • 参考文献59-62
  • 致谢62-63
  • 在读期间发表的学术论文及研究成果63

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