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码头桩基与岸坡相互作用的数值模拟和简化计算方法研究

作　者: 王年香
导　师: 魏汝龙
学　校: 南京水利科学研究院
专　业: 岩土工程
关键词: 码头桩基 侧向位移 水平位移 桩基码头 岸坡稳定 安全系数 现场观测 修改方案 抗滑力 水平推力
分类号: U656.1
类　型: 博士论文
年　份: 1998年
下　载: 331次
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内容摘要


本文以华南某码头为工程实例，针对桩基码头的工程问题，通过现场观测、离心模型试验、砂槽模型试验和有限元数值模拟分析，着重研究由堆场填土和地面荷载引起的岸坡变形及其对码头桩基的影响，并提出相应的码头桩基-岸坡稳定分析和桩基性状的简化计算方法。 首先根据Mohr-Coulomb屈服准则推导了半无限土坡在坡项竖向荷载作用下的应力计算公式。研究表明，在坡顶荷载q作用下，半无限土坡将经历弹性—弹塑性的变化过程。当q小于临塑荷载qp时，土坡处于弹性状态，当q=qp时，土坡处于临塑状态，从临塑角处开始出现塑性变形。随着q的继续增大，塑性区不断扩大，土坡处于弹塑性状态，当q等于极限荷载qf时，土坡达到极限平衡状态，坡内应力可分为三个区。文中还给出了半无限土坡临塑角θp、临塑荷载系数Np和弹塑性状态的θ1值的计算图表。 桩基码头中，岸坡变形的影响几乎是无法避免的。为此，趁湛江港某码头一期工程修复之际，在结构和岸坡中埋设和安装了钢筋计、反力计和测斜管，以测定6#斜桩的受力、后方承台对前方承台的水平推力、深层土体的水平位移。观测结果发现，6#桩的轴向拉力还有增长的趋势，桩顶受到了一个朝海方向弯矩的作用，水平推力虽然不大，但一直在增长，深层土体几乎没有水平位移。这些结果表明，在码头竣工初期，以侧向变形为主，引起码头向前位移。经过4～5年后，其影响可能逐渐衰减，而岸坡中不均匀沉降的影响可能慢慢上升为控制因素。

全文目录


内容提要  5-7
ABSTRACT  7-14
第一章 绪论  14-18
  第一节 概述  14-15
  第二节 桩基码头的工程特性  15-16
  第三节 本章的主要研究内容  16-18
第二章 被动桩与土体相互作用研究综述  18-45
  第一节 土体侧向位移  18-23
    一、现场观测  18-21
    二、理论计算  21-23
  第二节 承受土体侧向位移的桩  23-31
    一、现场观测  23-26
    二、分析与计算  26-31
  第三节 抗滑桩  31-34
    一、室内模型试验  31-32
    二、极限压力的计算  32-34
  第四节 码头桩基的现场观测  34-35
  第五节 小结  35-45
第三章 半无限土坡弹塑性应力的计算  45-69
  第一节 半无限土坡弹性应力的计算  45-46
  第二节 临塑荷载的计算  46-48
  第三节 极限荷载的计算  48-50
    一、应力方程的特征线解法  48-49
    二、极限平衡的荷载计算  49-50
  第四节 弹塑性应力的计算  50-53
  第五节 小结  53-69
第四章 桩基码头的现场观测和试验研究  69-94
  第一节 概述  69
  第二节 现场观测  69-72
    一、概况  69-70
    二、码头损坏及修复情况  70
    三、观测仪器布置  70-71
    四、观测结果及其分析  71-72
    五、码头结构损坏原因分析  72
  第三节 土工离心模型试验  72-77
    一、试验方法  73-74
    二、第一阶段试验结果分析  74-75
    三、第二阶段试验结果分析  75-77
  第四节 大型砂槽模型试验  77-79
    一、试验方法  77
    二、试验结果及其分析  77-79
  第五节 小结  79-94
第五章 码头桩基的数值模拟  94-129
  第一节 概述  94
  第二节 有限元数值模拟方法  94-98
    一、计算模式  94-96
    二、分级加荷  96
    三、桩基的模拟  96-97
    四、桩土接触面单元  97-98
  第三节 简单码头桩基计算  98-101
    一、计算模型  98-99
    二、计算结果分析  99-101
  第四节 码头桩基设计方案的分析比较  101-109
    一、计算方案  101-102
    二、桩基受力特点分析  102-104
    三、设计方案的分析比较  104-109
  第五节 小结  109-129
第六章 桩基性状和岸坡稳定简化分析  129-145
  第一节 概述  129-131
  第二节 岸坡稳定分析的简化Bishop法  131-133
    一、简化Bishop法  131-132
    二、桩的抗滑力计算  132-133
  第三节 桩基-岸坡稳定简化分析方法  133-137
    一、桩基绕流抗滑力的计算  133-134
    二、最大抗滑力的计算  134-135
    三、稳定简化分析方法  135-136
    四、算例分析  136-137
  第四节 桩基性状的简化计算  137-140
  第五节 小结  140-145
第七章 结论  145-148
致谢  148-149
参考文献  149-158

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 港口工程 > 港口水工建筑物 > 码头
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