收藏本站
《西南交通大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高桩码头桩竖向荷载下静动力学行为研究

曹胜敏  
【摘要】: 近几年来,随着国家经济建设的高速发展,桩基础在高层建筑、桥梁、港口码头等工程中广泛应用,并逐渐向多桩型、大直径、超长桩方向发展,桩基设计理论也取得了非常迅猛的发展。复合地基理论、疏桩理论、桩基与上层建筑协调工作理论、打桩动力学、桩基无损检测理论等相继问世。然而,由于土的变异性以及桩-土相互作用的复杂性,关于桩基的理论研究仍有许多待完善的方面。 港口高桩码头所处的沿海地区,一般上部均覆盖几米到十几米厚的第四纪覆盖层,均质性差,还时常伴有杂填土及淤泥、淤泥质土等软弱土,复杂的工程地质性质造成桩基承受的力学行为非常复杂;由于码头结构本身的特点,桩基础在海底泥面以上的桩自由段较长,在竖向静动力荷载共同作用下,其承载性状更加复杂,桩基更容易产生失稳破坏。因此,开展码头高桩桩-土耦合以及竖向力学、稳定行为的研究,对进一步认识桩-土之间相互作用关系,获得基桩的静动力行为规律,有着重要的理论和实践意义。 在总结概括目前国内外桩基理论及桩基静力、动力行为研究现状的基础上,本文进行了5个方面的研究工作: (1)依托某大型港口工程高桩码头进行了水上静载试验、高应变动力试验和应变测量,通过分析试验数据,给出了桩侧、桩端荷载的传递规律和桩身最大锤击力、最大传递能量以及最大压应力沿桩身的分布规律;通过对静载试验和高应变动力试验数据对比分析表明,动力试验所选取的参数以及建立的桩土力学模型,可以反映沉桩时桩-土相互作用的性状。 (2)考虑了桩-土之间的接触效应,采用有限元数值计算方法研究了桩-土体系的荷载传递性状和桩、土材料的物理特性、桩的几何参数对基桩竖向承载性状的影响规律,给出了桩长、桩径、桩体弹性模量、桩土模量比、桩体泊松比对基桩的荷载-沉降曲线的影响;分析了桩长、桩径、桩体弹性模量、桩端土层压缩模量与桩身轴力曲线的相互关系,得出了桩土荷载的传递规律。认为对于桩基设计,应优化选择合适的桩径和长径比,并应适当增大桩体弹性模量,长桩设计承载力应按变形控制为主,桩体泊松比对桩的荷载-沉降曲线影响很小。通过桩侧、桩端阻力发挥性状分析,表明桩侧阻力与桩端阻力的发挥是异步的,二者不仅相互影响,而且其发挥性状还与土层性质、入土深度等多种因素有关。 (3)根据WINKLER模型建立了码头高桩的静力屈曲计算模型,并通过ANSYS有限元计算,分析了基床系数、基桩埋入比、桩身倾斜等因素对基桩屈曲行为的影响,给出了码头高桩静力失稳的临界荷载的变化规律。结果表明,影响基桩屈曲临界荷载的主要因素有桩侧土反力、桩身截面形状及截面尺寸、基桩的倾斜程度以及4种地基土抗力模型和成层土中第一层土的基床系数;桩侧摩阻力的影响相对较小,一般情况下可以忽略不计,而桩身自重的影响应视工程实际情况予以考虑。 (4)根据Smith桩-土耦合动力力学模型,建立了基桩动力计算模型,对锤击荷载作用下的基桩动力响应行为进行了研究,给出了锤击荷载下不同桩径、不同桩入土深度条件时,桩顶、桩端的位移和速度时程曲线的变化规律,分析了桩端位移和桩端速度最大时桩身位移、速度和轴力的的变化趋势;通过不同锤击荷载下不同桩径、不同桩入土深度、不同桩长对基桩动力响应行为的分析,得出了锤击荷载、桩径、桩泥面以上的自由段长度是影响基桩横向位移的主要因素,而桩的入土深度对桩的横向振动的影响不大。 (5)利用单桩承载力动测法中实测曲线拟合法,研究了沉桩时桩锤系统能量传递过程,通过对132根混凝土预制桩传递到桩身的能量统计分析表明桩锤系统的效率与理论分析数据基本吻合,沉桩时桩身产生的最大锤击压应力一般发生在桩的中部附近,试验结果与计算分析是一致的;结合现场试验测试,探讨了实测曲线拟合法中桩-土模型的改进问题。
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:U656.113

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;高桩码头上部结构改革[J];水运工程;1978年05期
2 杨富春;软土地基高桩码头的损坏原因和规律的讨论[J];水运工程;1986年12期
3 卢秀荣;天津港高桩码头损坏原因分析及修复方法[J];水道港口;1999年03期
4 张永金,王启茂;高桩码头承台结构扩建改造工程[J];中国港湾建设;2004年06期
5 邹建文;徐莹;;采用粘弹性连接改善高桩码头抗震性能分析[J];国外建材科技;2007年02期
6 柴长清;;天津新港高桩码头大事记[J];中国港湾建设;1982年02期
7 姚辉,蒋乐群,范忆平,曹家雄,王明华,陆东汉;高桩码头计算方法探讨[J];水运工程;1996年06期
8 李伟,周旭,周锡礽;基于神经网络的桩式码头结构损伤诊断[J];港工技术;1997年03期
9 周旭,李伟;基于遗传算法的开敞域码头桩基优化设计[J];海洋工程;2000年02期
10 吴飞;吕宏;;引桥式高桩码头对弯道河流流态影响的数值模拟[J];华北水利水电学院学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陆晶晶;李承亮;;基于CDEM的高桩码头在地震作用下破坏模式数值模拟研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
2 周益人;王登婷;;高桩码头面板波浪上托力试验研究[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
3 黄长虹;韦灼彬;张琦彬;;高桩码头锈蚀监测研究[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
4 王元战;孙艺;黄长虹;;高桩码头钢筋混凝土构件抗力随时间变化模型研究[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
5 黄长虹;韦灼彬;;新型组合结构型式高桩码头可靠性分析[A];中国钢协钢-混凝土组合结构分会第十一次年会论文集[C];2007年
6 宋人心;陈忠华;王五平;傅翔;;高桩码头横梁裂缝的超声检测与成因分析[A];港口工程分会技术交流文集[C];2005年
7 齐翔;孔宪京;邹德高;;饱和地基液化变形对桩基受力影响[A];第17届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2008年
8 方璟;张燕迟;朱雅仙;潘德强;王胜年;;海港高桩码头破坏状况及耐久性对策与建议[A];沿海地区混凝土结构耐久性及其设计方法科技论坛与全国第六届混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2004年
9 黄长虹;韦灼彬;;海港码头结构健康监测初探[A];第一届全国工程安全与防护学术会议论文集[C];2008年
10 汪克让;刘尔烈;杨凤祥;;弹性支承连续梁的可靠性分析[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第七届学术会议论文集[C];1987年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邱刚卢义虎;我军最长多功能高桩码头建成[N];解放军报;2008年
2 记者 孙毅;黄骅港综合港区前期准备工程开工[N];河北经济日报;2005年
3 记者 周万良 通讯员 崔双位;黄骅港综合港区前期准备工程开工[N];河北日报;2005年
4 周献恩;办法总比困难多[N];中国交通报;2006年
5 廖雪梅;建设西部最大集装箱主枢纽港[N];重庆日报;2007年
6 记者  周献恩 通讯员  李雪莲;交通部发布3部行业标准[N];中国交通报;2007年
7 通讯员 王进;创新让天津港变成“大码头”[N];中国水运报;2007年
8 刘侠;赵东平台工程在龙口开工[N];中国石化报;2001年
9 记者  陈国雄 通讯员  郑祖平 何万华 帅叔龙;PHC管桩江门问世[N];中国水运报;2006年
10 谢宗惠;沿海港口码头改造试点工作启动[N];中国水运报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李颖;高桩码头抗震性能计算分析[D];大连理工大学;2011年
2 曹胜敏;高桩码头桩竖向荷载下静动力学行为研究[D];西南交通大学;2008年
3 祝振宇;高桩码头—岸坡体系三维弹塑性有限元分析方法及应用[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程都;整浇装配式高桩码头结构设计方法研究[D];武汉理工大学;2010年
2 梁雨兰;地震作用下高桩码头结构动力响应分析[D];长沙理工大学;2012年
3 韩阳;高桩码头模态参数识别技术研究与有限元模型修正[D];重庆交通大学;2012年
4 王翔;高桩码头轨道梁残余承载能力研究[D];天津大学;2012年
5 张颖;高桩码头船舶撞击力的动力分析[D];天津大学;2010年
6 杨有军;高桩码头柔性高桩承台和桩基在水平力作用下的计算研究[D];河海大学;2005年
7 孙莉;在役高桩码头可靠度分析与剩余使用寿命预测[D];天津大学;2012年
8 黄长虹;在役高桩码头耐久性评估方法研究[D];天津大学;2004年
9 王春华;高桩码头桩群对流场及底床影响试验研究[D];南京水利科学研究院;2010年
10 王能贝;某高桩码头损伤原因及承载能力研究[D];长沙理工大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026