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水平偏心受荷群桩中桩—土—桩相互作用研究

樊继营  
【摘要】:近年来,随着我国海洋经济的快速发展,近海大型基础的建设规模不断扩大,如海上桥梁、海上平台、跨海输电塔等。这些海上大型结构时常受到风力、水流甚至船舶撞击力等水平荷载的作用。这些荷载往往以水平偏心的形式传递到结构物群桩基础上,造成复杂的结构响应。目前对于该类响应的了解和认识非常有限,亟需开展相应的研究工作。 本文通过理论分析、离心模型试验和数值模拟手段研究了不同运动方向下两桩的各自性状和相互影响,提出了群桩承载能力折减系数,并详细探讨了相互作用随两桩运动方向变化的规律、水平偏心受荷群桩p乘子计算方法以及水平偏心受荷群桩响应数值分析方法。 首先,平面运动的刚体存在瞬时转动中心,利用瞬时转动中心概念分析了水平偏心受荷群桩中任意两基桩相对运动规律,采用楔形体模型获得忽略两基桩桩土-桩相互作用的临界角。其次,开展了不同运动方向双桩桩-土-桩相互作用离心模型试验,研究了不同η和θ对桩间距为3倍桩径的相邻基桩荷载—位移曲线的影响。然后,利用有限元模型进行离心模型试验的数据模拟,分别对η=0°、45°和90°时不同θ的双桩加载工况进行分析,获得了折减系数随θ的变化规律并讨论了桩间距、内摩擦角对折减系数的影响。接着,根据离心模型试验结果、理论分析结果及有限元数值计算结果总结出水平偏心受荷群桩中各基桩p乘子计算方法,并通过实例加以验证。最后,结合上述成果提出了水平偏心受荷群桩响应数值分析方法。


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