循環(huán)荷載作用下桶形基礎(chǔ)工作機(jī)理研究.pdf

1、隨著陸地能源的日益枯竭，海洋能源的開發(fā)與利用日益受到人們的重視，與陸地能源的開發(fā)相比海洋能源的開發(fā)過程中會遇到大量的軟黏土地基，使得人們迫切需要一種經(jīng)濟(jì)廉價新型基礎(chǔ)能適應(yīng)這種不良地基，在這種大背景下桶形基礎(chǔ)最初作為一種海洋平臺結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)應(yīng)運(yùn)而生。桶形基礎(chǔ)與傳統(tǒng)的海洋平臺基礎(chǔ)在軟黏土中有不可比擬的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的重力式基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)由于缺乏合理是持力層，在應(yīng)用過程中需要大量的換填土或者加大樁基的埋深，這就增加了其工程成本。其次，桶形基礎(chǔ)形狀類似于

2、倒置的空桶，因此可以利用水的浮力在海上運(yùn)輸，使用完畢后可重復(fù)利用。另外桶形基礎(chǔ)還具有結(jié)構(gòu)形式簡單、施工工期短等優(yōu)勢，使得桶形基礎(chǔ)在海洋能源開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用。近年來桶形基礎(chǔ)得到很大推廣，如很多防波提碼頭中就很多采用該新型基礎(chǔ)。目前針對循環(huán)荷載作用下軟黏土中桶形基礎(chǔ)的承載力特性及其轉(zhuǎn)動中心的研究尚沒有被廣泛認(rèn)可的理論體系。為此，本文將圍繞著水平循環(huán)荷載作用下桶形基礎(chǔ)的破壞機(jī)理及該基礎(chǔ)在水平荷載下轉(zhuǎn)動中心等方面進(jìn)行探究，主要包括以下幾個方面

3、。
　　1.通過有限元軟件計算分析得到桶形基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動中心可能位于基礎(chǔ)的內(nèi)部、外部，然后通過三維極限平衡法求得了同時考慮以上兩種情況的轉(zhuǎn)動中心求解公式。本文認(rèn)為桶形基礎(chǔ)的轉(zhuǎn)動中心位置根據(jù)其外部形狀和土體性質(zhì)位于無窮遠(yuǎn)處到桶深2/3處之間，并將該公式與有限元結(jié)果和樁基規(guī)范中轉(zhuǎn)動中心計算結(jié)果進(jìn)行對比，證明了該理論公式的可行性。
　　2.在有限元軟件計算分析得到水平荷載作用下桶形基礎(chǔ)破壞機(jī)制的基礎(chǔ)上利用極限平衡法，本文提出了一種估算

4、軟黏土中桶形基礎(chǔ)水平極限承載力的理論公式。該極限平衡法基于Winkler假定求得桶體外部所受土壓力，然后各力對轉(zhuǎn)動中心取矩求得桶形基礎(chǔ)的水平承載力。將該結(jié)果與現(xiàn)場模型試驗結(jié)果和有限元數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了該理論公式的可行性，為工程實踐提供了一定的理論參考。
　　3.基于大型通用有限元軟件，對循環(huán)水平荷載加載條件下的軟黏土中桶形基礎(chǔ)的破壞機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到了循環(huán)荷載次數(shù)與水平承載力之間的關(guān)系，同時建立了一個無隔艙模型用來