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船坞拉锚坞室墙与地基土体共同作用的有限元分析

张娟  
【摘要】: 船坞是供修、造船舶用的水工建筑物,坞室是修造船舶的工作场所,它是干船坞的主体,而坞室墙又是坞室的重要组成部分,坞室墙的结构形式根据不同的工程分为很多种;在南通熔盛造船有限公司船坞工程中采用的是拉锚板桩墙结构形式的坞室墙,拉锚板桩墙结构形式是工程中应用比较广泛的一种挡土结构。 在现有的工程设计中,对板桩墙结构进行计算时广泛使用的是弹线性法和竖向弹性地基梁法,由于这两种方法在考虑土压力时存在误差,虽然对计算结果进行修正,但结果仍然是不太精确的。本文利用MARC有限元分析程序对坞室墙结构和地基土体进行共同作用整体建模分析,认为拉锚坞室墙结构是服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹性介质,土体与坞室墙之间的摩擦属于Coulomb摩擦接触问题。从连续介质的角度,采用MARC程序提供的边界条件高度非线性的三维接触算法模拟土体与坞室墙结构的静力作用,这样就克服了传统算法中在分析土体对坞室墙的作用力时采用古典土压力算法所产生的误差。 本文主要是对天然地基中的无锚坞室墙、加入桩基础的无锚坞室墙和复合地基时的拉锚坞室墙三种结构形式分别进行了在施工期和运用期两种工况下的应力应变分析,从分析的结果得出加入桩基础的复合地基在外荷载作用下的沉降变形要比天然地基小,同时桩体也承受了很大一部分的应力而使得土体应力降低,但无锚的桩基础不能减小坞室墙的水平向位移;而拉锚坞室墙结构则通过钢拉杆充分利用了桩的水平承载力来承受坞室墙后的土压力差,从而降低了坞室墙的水平向位移,减少了坞室墙所承受的应力。 论文还对底端嵌固法和MARC有限元分析法两种方法的结果进行分析比较,从比较的结果看,两种计算方法所得出的结果之间有相似接近的地方,同时也在某些结果上存在偏差,因为两种方法都存在这不同方面的不足,所以两种计算结果在某些方面出现偏差是难避免的。 通过对结构体系静力特性系统分析后,论文对研究内容及成果作了简单总结,得出一些结论,并指出文中的不足处和尚有待进一步开展的工作。


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