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多向荷载下高承台群桩基础分析方法及应用研究

郑中  
【摘要】:跨海大桥、海上石油平台、跨海输电塔、测风塔等近海大型结构服役环境复杂,高承台群桩基础受到自身重力、风力、水流甚至船舶撞击力等多种荷载作用,极易引起基础倾斜倒塌。由多向荷载作用下引起的群桩基础破坏失效屡有报道。目前国内外对于多向荷载下群桩基础计算分析方法研究较少,亟需开展相应研究工作。 本文针对高承台群桩基础多向共同受荷问题,建立了由刚性承台—弹性梁—土非线性弹簧组成的群桩计算模型。采用水平p-y曲线法、竖向荷载传递法、扭转τ-y曲线法,计算基桩在各自由度上的非线性刚度。模型考虑了群桩效应和基桩推扭耦合效应;水平受荷群桩效应通过设置p乘子实现;基桩推扭耦合效应则通过引入修正单桩分析模型实现。采用牛顿迭代法对计算模型进行求解。 对受推力和扭矩共同作用的大尺寸物理模型试验3×3群桩基础进行了分析,分析结果与试验结果基本吻合,表明该计算方法可靠性良好。通过采用多组p乘子对比分析发现,小偏心水平荷载下水平群桩效应更接近于群桩水平单独受荷,大偏心水平荷载下水平群桩效应更接近于群桩扭转单独受荷。通过参数分析发现,在水平和扭转荷载共同作用下,群桩中各基桩桩头剪力分配不均匀性十分显著;获得了不同桩间距和不同承台高度时群桩中基桩轴力变化规律,为复杂荷载下群桩设计提供依据。 本文结合工程资料和试桩结果,采用多向荷载下高承台群桩计算方法,实现了对有斜桩的输电线路海中铁塔基础的计算分析,获得了其在多向荷载作用下内力分配规律和变形情况,指导了该工程的设计。


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