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倒T型导管墙桩基防波堤优化设计与稳定性分析

作　者: 商丹
导　师: 王元战
学　校: 天津大学
专　业: 港口海岸及近海工程
关键词: 倒T型导管墙桩基防波堤土压力稳定性简化方法尺寸优化
分类号: U656.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来经济的快速发展带来港口区域经济不断增长,从而使港口工程建设规模在逐渐增大,建设的防波堤工程至陆域的距离越来越远,同时还要面对恶劣的水文地质条件,因此防波堤采用传统形式已经不能再满足工程上的需要。在这样的需求环境下,许多专家学者提出了与传统形式不同的新型防波堤形式。倒T型导管墙桩基防波堤是一种重力式和桩基式混合而成的新型防波堤,其具有复杂的承载机理和破坏模式,而且稳定性分析不能直接根据现有方法计算。因此本文将对倒T型导管墙桩基防波堤的稳定性分析方法及工程应用进行相关研究,主要工作内容和结论如下:1.建立倒T型导管墙桩基防波堤稳定性分析的三维弹塑性有限元模型,并结合结构自身的特点给出了稳定性判别的四条标准;分析极限状态下结构的位移场分布,得出该新型防波堤的失稳模式,发生失稳破坏时结构绕底板下并偏离桩基轴线一定距离的某点发生转动。研究了倒T型导管墙桩基防波堤结构桩基上土压力的分布情况,并在API中桩侧极限土抗力计算方法的基础上进行修正,得到了适合该新型防波堤土压力计算的方法。2.分析对倒T型导管墙桩基防波堤稳定性产生影响的因素,并结合有限元法和极限平衡法,建立了该新型防波堤的抗滑稳定性、抗倾稳定性和地基承载力稳定性计算的简化方法,同时给出了倒T型导管墙桩基防波堤失稳破坏时转动点位置的确定方法。3.结合结构的稳定性和强度安全要求,提出了影响倒T型导管墙桩基防波堤尺寸的各种参数。针对天津港地区的水文和地质条件,给出了倒T型导管墙桩基防波堤应用于工程的合理尺寸,并对其工程造价进行了分析。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文主要研究工作  12-14
第二章倒T 型导管墙桩基防波堤理论分析基础  14-19
  2.1 桩土相互作用理论  14-15
    2.1.1 竖向荷载下单桩与土相互作用  14
    2.1.2 横向荷载下单桩与土相互作用  14
    2.1.3 API 桩侧土抗力计算方法  14-15
  2.2 Mohr-Coulomb 塑性模型  15-18
    2.2.1 屈服准则  15-16
    2.2.2 应变张量  16
    2.2.3 屈服特性  16
    2.2.4 流动法则  16-18
  2.3 有限元接触模拟理论  18-19
第三章防波堤稳定性的有限元分析方法  19-41
  3.1 有限元分析模型  19-23
    3.1.1 计算域的选取及边界条件  20
    3.1.2 结构及土体本构模型  20-22
    3.1.3 计算单元的选择  22
    3.1.4 土体与结构接触面模拟  22
    3.1.5 初始应力场的模拟  22-23
  3.2 稳定性分析方法  23-25
    3.2.1 稳定性分析步骤  23
    3.2.2 安全系数与加载系数  23-24
    3.2.3 结构失稳判别准则  24-25
  3.3 倒T 型导管墙桩基防波堤稳定性的有限元分析  25-39
    3.3.1 计算概况  25-26
    3.3.2 有限元计算模型  26-27
    3.3.3 波浪力计算  27
    3.3.4 结构稳定性和失稳破坏模式分析  27-35
    3.3.5 桩基土压力性状研究  35-39
  3.4 本章小结  39-41
第四章倒T 型导管墙桩基防波堤稳定性简化计算方法  41-58
  4.1 抗滑稳定性简化计算方法  41-43
    4.1.1 简化方法的基本思路和步骤  41-42
    4.1.2 简化模型的建立  42-43
  4.2 抗倾稳定性简化计算方法  43-51
    4.2.1 简化方法的基本思路和步骤  43-44
    4.2.2 简化模型的建立  44-45
    4.2.3 倾覆转动点位置的确定  45-51
  4.3 地基承载力稳定性简化计算方法  51-56
    4.3.1 竖直荷载作用下地基的破坏形式  51-53
    4.3.2 地基极限承载力求解方法  53-55
    4.3.3 地基极限承载力简化模型  55-56
  4.4 工程算例  56-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章倒T 型导管墙桩基防波堤尺寸优化与工程应用  58-66
  5.1 尺寸优化参数的选取  58-60
    5.1.1 结构稳定性方面的优化参数  58
    5.1.2 结构强度方面的优化参数  58-60
  5.2 倒T 型导管墙桩基防波堤的工程应用  60-65
    5.2.1 结构优化尺寸的确定  60-61
    5.2.2 有限元分析  61-64
    5.2.3 结构的局部加固  64
    5.2.4 结构的工程造价分析  64-65
  5.3 本章小结  65-66
第六章结论与展望  66-69
  6.1 结论  66-67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-72
发表论文和参加科研情况说明  72-73
致谢  73

倒T型导管墙桩基防波堤优化设计与稳定性分析

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