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桩土耦合的跨海桥梁深水基桩施工期纵、横向振动机理研究

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桩土耦合的跨海桥梁深水基桩施工期纵、横向振动机理研究

作者：华兰亚浙江海洋学院

学位级别：硕士

随着海洋经济开发试验区在浙江省实施，舟山群岛新区成为第四个国家级新区，海洋经济的各项建设蓬勃发展。海洋经济建设，基础设施建设先行，目前正在实施的深水港、海岸潮汐电站、海上风电场、跨海大桥以及海洋采油平台等大型工程的建... 详细信息

随着海洋经济开发试验区在浙江省实施，舟山群岛新区成为第四个国家级新区，海洋经济的各项建设蓬勃发展。海洋经济建设，基础设施建设先行，目前正在实施的深水港、海岸潮汐电站、海上风电场、跨海大桥以及海洋采油平台等大型工程的建设，大量采用桩柱式结构的基础形式。然而海洋环境复杂多变，在施工过程中，桩柱式结构和基础一方面要面对各类不同的地基土，一方面要时时刻刻承受风力、波浪冲击力、海流作用力等一系列的动力作用。由于施工工艺和施工方法的不同，经常会出现如断裂、缩颈等缺陷，即使是对于跨海桥梁等常用的钢管桩，在沉桩过程中，由于所到海流作用，打入过程中的锤击偏心或其他原因，也会造成错位甚至断桩，这些都会不同程度的影响桩体的完整性，进而影响桩基承载力，轻则使上部结构产生不均匀沉降，重则使结构倒塌，结构与地基的安全和稳定性问题尤为突出。基于此，本文一方面对桩的纵向振动理论进行深入研究，允许桩土间存在相对微小滑移，求解高桩振动频域解析解，为跨海桥梁的深水高桩振动特性研究及检测技术等一系列问题提供了新的理论支持。另一方面对桩的横向涡激振动理论进行研究，同时应用有限元软件进行简单模拟，为桩基的施工时间，桩基的选址及设计提供基本依据和理论指导。本文的这些研究在理论方面更为严格，使桩的振动理论更符合实际应用情况，促进了桩基础工程施工技术的发展，具有重要的学术价值和工程意义。

关键词：跨海桥梁桩土耦合纵向振动横向涡激振动

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曹娥江大闸桩土耦合有限元分析

水利水电技术 2012年第1期43卷 65-68页

作者：王军陈舟浙江省水利水电勘测设计院浙江杭州310002

将高强度预应力管桩(PHC管桩)抽象化成压缩弹簧与剪切弹簧模拟其工作机理,通过分析闸底板压应力分布及各桩的轴力及位移,从而优化桩基布置,尽量使长桩布置在竖向荷载大的部位,短桩分散布置在荷载较小的部位,这样可以减小闸底板竖向变形... 详细信息

将高强度预应力管桩(PHC管桩)抽象化成压缩弹簧与剪切弹簧模拟其工作机理,通过分析闸底板压应力分布及各桩的轴力及位移,从而优化桩基布置,尽量使长桩布置在竖向荷载大的部位,短桩分散布置在荷载较小的部位,这样可以减小闸底板竖向变形,保证大闸结构安全。

关键词：水闸结构设计优化桩基布置桩土耦合曹娥江大闸

基于桩土耦合作用的山坡薄壁管桩结构参数变化对力学性能影响分析

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公路工程 2015年第4期40卷 261-265,269页

作者：蒲瑜重庆建筑工程职业学院重庆400074

边坡上的建筑结构,由于山坡坡势的变化,基础一般承受水平荷载。运用桩基在水平荷载作用下的计算理论,对某建筑结构进行了在水平荷载下桩-土共同耦合作用的受力机理及工作性能研究,并建立山坡管桩在水平荷载作用下的有限元模型,通过改变... 详细信息

边坡上的建筑结构,由于山坡坡势的变化,基础一般承受水平荷载。运用桩基在水平荷载作用下的计算理论,对某建筑结构进行了在水平荷载下桩-土共同耦合作用的受力机理及工作性能研究,并建立山坡管桩在水平荷载作用下的有限元模型,通过改变管桩刚度、直径、壁厚、桩长等结构参数,对桩体在桩—土共同作用下的工作状态进行数值模拟,研究山坡薄壁管桩承受水平荷载时的受力、变形规律,结果表明:在横向荷载作用下,桩体的顶部出现的位移最大,且随着入土深度的增加水平位移不断减小,在桩体达到一定深度时,位移值出现了转折点,桩底出现嵌固作用;桩身弯矩随弹性模量、外径、桩长的增加而增大,随桩体壁厚的增加而减小;对桩身水平位移影响最大的为桩体弹性模量、外径、桩长,而壁厚对桩身水平位移基本没有影响;桩身的水平位移随桩体弹性模量、外径、桩长增加而减小。

关键词：桩土耦合管桩受力状态结构参数

考虑流固与桩土耦合的海上风机支撑结构抗震性能研究

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考虑流固与桩土耦合的海上风机支撑结构抗震性能研究

作者：王凯东南大学

学位级别：硕士

作为清洁能源和战略性新兴产业的重要内容,海上风力发电呈现出欣欣向荣的局面。“深水域、大容量、高品质”引领海上风电技术的发展方向,风电机组重量、单机容量及轮毂高度大幅增加,对风电机组(简称风机)支撑结构提出了更高要求。目前,... 详细信息

作为清洁能源和战略性新兴产业的重要内容,海上风力发电呈现出欣欣向荣的局面。“深水域、大容量、高品质”引领海上风电技术的发展方向,风电机组重量、单机容量及轮毂高度大幅增加,对风电机组(简称风机)支撑结构提出了更高要求。目前,对海上风电机组支撑结构抗震性能的重视尚未达到应有高度,现行相关规范对其抗震设计的考虑仍处于一个较低的水准,未能完整体现出流体一结构一土体三个耦合子系统间的相互耦合作用。有察于此,本文全面考虑地震作用下的流固耦合、桩土耦合问题,建立了单机容量为10MW的海上风电机组支撑结构数值模型进行动力行为分析。首先,本文完成了些许基础性的研究工作。探讨了海上风电机组支撑结构抗震性能、流固耦合问题、桩土耦合问题三方面的研究现状及思路;论述了海上风电机组支撑结构的结构形式与选型依据,选择适应我国未来海上风电建设要求的结构形式。其次,本文对流固耦合与桩土耦合分析方法进行理论研究。在现有研究基础上考虑固体的材料非线性及介质阻尼,推导了流固耦合系统的(ui,p)增量有限元格式,提出基于此的附加质量方法并给出了两种递推算法。简述了基于Morrison方程的附加质量方法并将其推广至三维地震动的情形。此外,论述了流固耦合有限元方法、考虑桩土耦合的P-y曲线方法及有限元接触分析方法。继而,本文事实上形成了一整套完整的海上风电机组支撑结构动力响应分析理论。应用APDL构建了考虑流固耦合与桩土耦合的海上风电机组支撑结构数值模型;建立运动方程并推导递推算法;完成了支撑结构激励的计算,包括选取地震波并编制程序生成人工地震波、根据BEM理论计算气动荷载、采用AR模型模拟风场并计算风荷载、计算波浪荷载及海流荷载。此外,验证了本文数值模型P-y曲线方法的精确性。最后,本文对海上风电机组支撑结构的抗震性能展开研究。分析了桩土滞回性能,包括桩径、土体抗剪强度等参数的影响;支撑结构的动力特性,包括流固耦合、桩土耦合对模态参数的影响。对不同地震波输入时支撑结构的地震响应规律进行研究,通过提出抗震安全系数的概念量化地评价支撑结构的抗震性能。探究了流固耦合、桩土耦合以及包括风荷载、气动荷载、波流荷载在内的不同激励对支撑结构地震响应的影响规律,为其抗震设计提供参考建议。研究了支撑结构地震响应对水深参数的敏感性,并涉及抗震验算时设计潮位的选择问题。

关键词：流固耦合桩土耦合抗震性能人工地震波风场模拟

高桩码头的桩土耦合及船舶撞击的非线性动力学分析

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高桩码头的桩土耦合及船舶撞击的非线性动力学分析

作者：杨迟华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,随着进入港口的自航船舶及大型江海直达船舶日益增多,低吨级的靠泊码头已明显不能适应航运市场目前的需求,于是对于旧码头的改造以及承载力的重新验算就显得越来越重要,其中对于桩土相互作用的研究和船舶靠泊的撞击研究至关重要... 详细信息

近年来,随着进入港口的自航船舶及大型江海直达船舶日益增多,低吨级的靠泊码头已明显不能适应航运市场目前的需求,于是对于旧码头的改造以及承载力的重新验算就显得越来越重要,其中对于桩土相互作用的研究和船舶靠泊的撞击研究至关重要。为满足现在越来越高的靠泊要求,码头桩基已经朝着多桩群、大直径和超长桩的方向发展。计算桩土相互作用的方法从基于Winkler模型的系数法到弹性理论法,再到现在运用有限元软件的有限元法,很多专家学者提出了自己的见解来为实际工程中的桩土相互作用提出理论依据。船舶在码头靠泊的时候需要考虑各种因素一定的相互作用效应,按照现行的规范设计,通常是采用挤靠力、系缆力和撞击力来表达船舶靠泊的效应。这种效应通常是静力加载的方式,在实际的运用中,因为船舶的大型化带来的撞击力的不断增加,静力加载这种忽略了船舶和码头桩之间相互动力作用的方式亟需改进。本文将从以下几方面进行研究:1.在码头排架桩承载力测试方案的基础上,利用ANSYS软件的WORKBENCH平台,建立桩土耦合模型进行有限元模拟,对岸坡框架码头排架桩的水平承载力进行计算分析,获得了与已有实验较为吻合的计算结果,验证了利用WORKBENCH计算桩-土耦合码头排架桩承载力的可行性。2.为了研究高桩码头靠泊30万吨油轮时的抗强风承载力,采用ANSYS APDL和ANSYS WORKBENCH平台,分别建立不同土体模型的三维有限元实体模型,对同一高桩码头结构进行抗风承载力计算,得到两个模型多种工况下码头结构的抗风承载力计算结果。比较了不同土体模型对高桩码头抗风承载力的影响,为现有靠泊大型船舶的高桩码头的抗风承载力验算提供参考依据。3.在考虑船舶撞击的动态撞击研究中,首先计算静力加载下码头承载力的结果,再将静力加载船舶撞击力转换为动力船撞影响,重点考虑不同速度的船舶撞击高桩码头的承载力问题。通过码头各构件的受力分析得到码头工程的薄弱点,为实际的码头结构加固提供指导。

关键词：高桩码头抗风承载力桩土耦合船舶撞击非线性动力仿真

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桩土耦合的桥梁管桩涡激振动数值模拟

山西建筑 2014年第22期40卷 176-177页

作者：华兰亚李强段玮玮浙江海洋学院浙江舟山316022

采用有限元软件对跨海桥梁管桩涡激振动进行了数值模拟,分析了流速,土体刚度对管桩振动幅值的影响,结果表明:流速越大,桩体振动幅值越大,振动越剧烈,在相同流速下,土刚度对管桩振动幅值有着明显抑制作用,是一项不可忽略的参数。

关键词：管桩涡激振动桩土耦合有限元

考虑桩土耦合作用的挤密桩地基的变形及稳定性研究

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中国建材科技 2016年第5期25卷 21-22页

作者：汪志勇甘肃宏强工程检测有限公司兰州730050

建筑结构大型化带来了许多新的问题,如沉降不合理会引起的建筑倾斜、倒塌以及附属构件的破坏,安全系数较低保证不了此类特种结构必要的安全储备等。因此针对于此类特种结构提出一种接近工程实际受力行为的计算方法迫在眉睫。本文以庆阳... 详细信息

建筑结构大型化带来了许多新的问题,如沉降不合理会引起的建筑倾斜、倒塌以及附属构件的破坏,安全系数较低保证不了此类特种结构必要的安全储备等。因此针对于此类特种结构提出一种接近工程实际受力行为的计算方法迫在眉睫。本文以庆阳某建筑挤密桩地基为背景,将工程中庞大的布桩形式进行处理简化处理。通过变形及稳定性求解,得到最大沉降值小于规范规定的值,安全系数大于一般工程要求。并且运用理论公式计算了复合地基的最大沉降值,从而验证了计算的合理性,为今后工程结构安全性的评价提供了新思路。

关键词：桩土耦合建筑挤密桩变形稳定性

考虑桩土耦合效应的大跨矮墩连续刚构桥施工过程受力分析

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公路与汽运 2014年第2期 174-176页

作者：蔡耀唐雪松邓小红长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004

以某大跨度矮墩连续刚构桥为研究对象,采用大型通用软件进行施工模拟计算,对比研究了全桥在桩土耦合作用和中跨合龙前考虑顶推力条件下的结构受力状况。研究结果得出,矮墩刚构桥的力学性能容易与常规刚构桥的力学性能相混淆,在设计和施... 详细信息

以某大跨度矮墩连续刚构桥为研究对象,采用大型通用软件进行施工模拟计算,对比研究了全桥在桩土耦合作用和中跨合龙前考虑顶推力条件下的结构受力状况。研究结果得出,矮墩刚构桥的力学性能容易与常规刚构桥的力学性能相混淆,在设计和施工中应提出改善主梁和矮墩的受力状况的有效措施。

关键词：桥梁大跨度矮墩刚构桥桩土耦合中跨顶推施工模拟计算

考虑桩土耦合作用的滑坡推力计算方法在抗滑桩设计中的应用

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甘肃水利水电技术 2020年第4期56卷 43-45页

作者：胡雨豪吴瑶中煤科工重庆设计研究院(集团)有限公司重庆400042 西华师范大学四川南充637002

结合实际算例,分析比对抗滑桩设计实践中两种常用的确定滑坡推力作用于桩上荷载的简化处理方法,指出了两种方法各自存在不经济和偏于危险的缺点;证明了采用考虑桩土耦合作用的滑坡推力计算方法确定作用于桩上荷载的准确性和经济性;通过... 详细信息

结合实际算例,分析比对抗滑桩设计实践中两种常用的确定滑坡推力作用于桩上荷载的简化处理方法,指出了两种方法各自存在不经济和偏于危险的缺点;证明了采用考虑桩土耦合作用的滑坡推力计算方法确定作用于桩上荷载的准确性和经济性;通过考虑桩背面的摩擦角改进了考虑桩土耦合作用的滑坡推力计算方法,并应用到了泸州两江美食文化街边坡的抗滑桩设计中,证明了其可靠性和经济性。

关键词：滑坡推力极限平衡分析法桩土耦合抗滑桩荷载