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摘要： 伞式吸力锚基础(USAF)是传统吸力锚基础的改进型,其独特的结构型式在海洋岩土工程中具有更大的发展潜力。预先通过室内小尺度模型确定了USAF水平承载的位移控制标准,继而对软黏土中不同加载高度下USAF承载规律及地基土变形特性进行有限元分析,并对波浪循环荷载作用下的海床土应力折减效应进行了阐述。结果表明:随水平荷载加载高度升高,USAF的转动中心上移,海床土的应力扩散深度加深。"锚枝"和"筒裙"的增加使主筒侧壁土抗力发生应力重分布,锚前上部和锚后底端土体为USAF承载力的核心控制区。黏质海床超静孔隙水压力的累积对USAF土抗力的发挥影响显著,进而降低整个结构的水平承载能力。上述研究成果对完善USAF在海洋岩土工程中的应用具有重要意义。
关键词: 伞式吸力锚基础 ；有限元 ；水平承载 ；土抗力 ；超静孔隙水压
被引量
11
摘要： 饱和软黏土地基中吸力式沉箱基础在上拔过程中其底部土体为轴向卸荷状态,目前对软黏土卸荷蠕变以及吸力式沉箱长期抗拔承载特性研究较少。因此,进行了不同围压下软黏土三轴固结不排水卸荷蠕变试验以及吸力式沉箱基础长期抗拔试验,分析了沉箱底部土体卸荷蠕变特性以及吸力式沉箱基础长期抗拔承载特性。卸荷蠕变试验结果表明:在偏应力较低的情况下,土体卸荷蠕变变形可忽略不计,土样变形主要为瞬时变形。随着轴向卸荷应力增大,软黏土蠕变变形越大且非线性蠕变特性愈加明显。根据卸荷蠕变试验结果,提出与应力水平相关的蠕变模型,揭示了模型中3个参数在相同围压下随应力水平的增大而近似呈线性减小的变化规律。然后将该模型从一维扩展至三维,并开发UMAT子程序,通过有限元验证该模型的合理性。同时将该模型用于吸力式沉箱基础抗拔承载力分析中,并与吸力式沉箱模型长期抗拔试验结果进行了对比验证。
关键词: 吸力式沉箱基础 ；软黏土 ；轴向卸荷 ；蠕变模型 ；有限元
被引量
7
摘要： 为探讨中砂和软黏土地基中桩顶既有竖向力对桩身水平承载力的不同影响规律,基于ABAQUS建立了单桩基础三维有限元分析模型,并结合已有载荷试验结果验证了模型的合理性.在此基础上,采用Probe法分别获得均质稍密中砂和软黏土地基中2种不同桩身长径比(L/D)的单桩基础在保持不同桩顶既有竖向力(V)不变时,水平力(H)引起的桩身位移、桩身极限承载力及承载力包络线.结果表明:桩顶既有竖向力从桩身竖向极限承载力(Vult)0.2倍增加至0.8倍时,稍密中砂地基中的桩身水平极限承载力(Hult)提高13.6%～41.2%;反之,软黏土中Hult降低2.2%～6.5%,且L/D较小时这种影响差异更趋明显.最后,通过对比分析加载过程中桩周地基土中的竖向应力、桩侧摩阻力及桩侧土抗力的分布与变化特征,讨论了这种影响差异的内在机理.
关键词: 单桩基础 ；中砂 ；软黏土 ；V-H联合荷载 ；承载力包络线
被引量
13
摘要： 近海海床表层多为软黏土或淤泥质土,为探究海床表层软土对海上风电宽浅式筒型基础承载特性的影响,以中国广东某海域风电场为背景,通过有限元分析的方法,研究竖向、水平、弯矩荷载作用下软土层厚度和土体强度对基础极限承载力、破坏模式以及筒基土压力分布的影响。研究结果表明:当软土层厚度小于H/2(H为筒裙高度)时,单向荷载作用下宽浅式筒型基础极限承载力随软土层厚度的增加呈线性减小的趋势;当软土层厚度大于H/2后,承载力降低速率逐渐增大。表层软土的存在,使得塑性区范围缩小,软土层内土体塑性破坏更加明显。竖向荷载作用下,随软土层厚度的增大,筒顶承载先减小后增大,筒内侧摩阻力先增大后减小;水平荷载和弯矩作用下,筒侧被动土压力的降低是引起软土覆盖地基中基础承载能力降低的主要因素。
关键词: 宽浅式筒型基础 ；表层软土 ；极限承载力 ；地基破坏模式 ；土压力
被引量
6
摘要： 与传统重力式基础、桩基础相比,桶形基础具有结构形式简单、造价低、便于运输、可重复使用等优点,而且其在不良软黏土地基中有不可替代的优势。基于有限元法和极限平衡法分析了一种新型桶形基础的水平极限承载力,并将两者结果进行对比,结果表明:通过有限元分析,得出该新型桶形基础以转动破坏为主,当处于极限平衡状态时,桶体后侧与土体发生分离;桶形基础的水平极限承载力随着黏土不排水剪切强度的增大而增大;在有限元分析的基础上,通过极限平衡分析法得出计算该桶形基础水平极限承载力的理论求解公式,并通过与有限元计算结果进行对比验证了该公式的适用性。
关键词: 桶形基础 ；水平极限承载力 ；有限元分析 ；极限平衡分析 ；剪切强度
被引量
5
摘要： 以ABAQUS有限元软件为平台,采用理想弹塑性本构模型建立了吸力桩基础三维有限元模型,研究了不排水饱和软黏土中吸力桩基础在水平荷载作用下承载特性,分析了加载点位置和裙结构尺寸对吸力桩承载性能的影响。数值分析结果表明:裙结构的设置能明显增强吸力桩水平承载性能;加载点位置对吸力桩转动中心位置产生较大影响,当加载点靠近桩体中间位置时,转动中心靠近桩顶,桩后被动屈服区域最大,水平极限承载力最大。采用极限平衡法对吸力桩水平极限承载力进行了理论推导,并将理论结果与有限元结果对比,对比结果显示该方法能够用于吸力桩水平极限承载力的计算。
关键词: 吸力桩 ；水平极限承载力 ；数值模拟 ；极限平衡法
被引量
5
摘要： 对于常见的软黏土而言,循环荷载可能会导致其不排水抗剪强度降低。采用边界面思想的有效应力模型虽然可以模拟循环荷载作用时土体孔压的响应,但是这类方法的参数繁多,需要大量的土工试验确定参数。更为关键的是,在基础与土相互作用的有限元分析中,有效应力模型存在着计算时长过大和收敛性差的问题,很难进行大规模的有限元计算。因此,结合随动硬化模型的理论框架与计算土体应变软化的强度公式,提出了一种简单且实用的总应力土体应变软化模型描述常见软土的应变软化特性。通过二次开发,实现了该模型在有限元方法中的应用。通过与离心机试验结果的对比,表明该模型可较好地运用于水平循环荷载作用下桩基承载力的弱化研究,可为承受极端风浪荷载作用下的桥梁桩基础承载力设计提供参考。
关键词: 软黏土 ；强度弱化 ；本构模型 ；桩基础
被引量
2
摘要： 利用大型通用有限元软件ABAQUS,基于总应力分析法,建立了饱和软黏土中吸力锚的三维有限元数值模型,通过与物理模型试验对比,验证了数值模型的正确性。计算分析了吸力锚的水平承载力特性及其破坏模式、最优系缆深度上的倾斜承载力包络图。通过对有限元结果进行拟合分析,提出了吸力锚承载能力的简化计算公式,公式中考虑了长径比、加载角度和土体不排水抗剪强度的影响。
关键词: 饱和软黏土 ；最优系缆深度 ；承载力包络图 ；长径比 ；加载角度
被引量
10
会议名称： 2023中国铁路桥梁年会暨铁路桥梁智能建造技术交流会
会议时间： 2023-12-01
摘要： 对于常见的软黏土而言，循环荷载可能会导致其不排水抗剪强度降低。采用边界面思想的有效应力模型虽然可以模拟循环荷载作用时土体孔压的响应，但是这类方法的参数繁多，需要大量的土工试验确定参数。更为关键的是，在基础与土相互作用的有限元分析中，有效应力模型存在着计算时长过大和收敛性差的问题，很难进行大规模的有限元计算。因此，结合随动硬化模型的理论框架与计算土体应变软化的强度公式，提出了一种简单且实用的总应力土体应变软化模型描述常见软土的应变软化特性。通过二次开发，实现了该模型在有限元方法中的应用。通过与离心机试验结果的对比，表明该模型可较好地运用于水平循环荷载作用下桩基承载力的弱化研究，可为承受极端风浪荷载作用下的桥梁桩基础承载力设计提供参考。
关键词: 软黏土 ；强度弱化 ；本构模型 ；桩基础
摘要： 对于横观各向同性软基上深埋式大圆筒结构的承载力,假定大圆筒结构绕筒体内中轴线上某点发生转动失稳,靠近泥面附近形成潜在破坏楔体,而筒底部形成球形滑裂面,以此为基础,基于塑性极限分析理论考虑软土强度的各向异性效应,提出一种改进的极限分析上限解法。根据加载过程中筒体前主动侧土体与筒体间界面的脱离或黏结等两种不同的接触状态,将可能的破坏机制划分为仅在筒后被动侧形成楔体形破坏的单面破坏机制和在筒前主动侧与筒后被动侧均形成楔体形破坏的双面破坏机制。利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,采用基于Hill屈服准则的理想弹塑性本构模型,对软基上大圆筒结构的水平承载力进行三维弹塑性数值分析,由此所得到的破坏模式及大圆筒结构水平承载力与所提出的改进的极限分析上限解法基本一致。进而通过变动参数的对比分析,探讨K0固结条件下软黏土不排水抗剪强度的各向异性、荷载作用点高度及结构-土界面摩擦折减系数等对大圆筒结构承载力的影响。
关键词: 土力学 ；大圆筒结构 ；软基 ；横观各向同性 ；极限分析上限解法 ；有限元分析
被引量
19
摘要： 作为一种新型基础形式,吸力式桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其它荷载分量的瞬时或循环作用。对复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的循环承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法。应用Andersen等对重力式平台基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了复合加载模式下循环承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载性能进行了对比。由此表明,与极限承载力相比,桶形基础的循环承载力显著降低。
关键词: 桶形基础 ；循环承载力 ；有限元 ；复合加载
被引量
23
摘要： 对于非均质各向异性软土地基上管桩基础的承载力,基于塑性极限分析理论考虑软土强度的非均质与各向异性效应,提出了一种改进的三维极限分析上限解法。利用有限元分析软件ABAQUS,采用Hill理想弹塑性模型,对软基上管桩水平承载力进行了数值模拟,由此所得到的破坏模式与极限分析方法中的假设失稳机制基本一致。通过变动参数对比分析,探讨了软黏土不排水抗剪强度的各向异性和非均质性对于管桩基础承载力的影响。
关键词: 管桩基础 ；软土地基 ；非均质性 ；各向异性 ；极限分析上限解法 ；有限元
被引量
3
摘要： 基于大型通用有限元分析软件ABAQUS,采用基于Mises屈服准则的完全弹塑性本构模型,对水平加载条件下软土地基中的大直径单桩基础进行了系统地三维有限元建模分析,定义了单桩的水平承载力特征值。通过多组变动参数比较研究,探讨了饱和软黏土地基中大直径钢管单桩基础水平承载力随着不排水抗剪强度、桩体桩径的增加而增大的特性,为工程实践提供参考。
关键词: 单桩基础 ；水平承载力 ；三维有限元 ；变参数研究
被引量
14
摘要： 针对吸力式桶形基础结构,借助大型通用有限元软件ABAQUS平台,建立了均质软黏土地基上倾斜荷载作用的三维弹塑性有限元计算模型。通过系统地计算分析,得到了单个倾斜荷载分量作用下桶形基础的承载力特性及其破坏机制。进一步研究了水平倾斜荷载与竖向倾斜荷载共同作用下的桶形基础承载性能,得到了该倾斜荷载加载方式作用下桶形基础在V-H平面内的破坏包络面,依此建立了倾斜荷载与偏心距e之间的三维破坏包络曲面。计算结果表明,偏心距e对竖向倾斜承载力的影响相对水平倾斜承载力较大;桶形基础承载性能随着偏心距e的增大而减小。
关键词: 桶形基础 ；倾斜荷载 ；承载力 ；有限元方法
被引量
33
摘要： 作为海洋平台的基础部分,桶形基础不仅承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用,而且往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及力矩等其它荷载分量的作用。因此,确定软基上桶形基础在竖向荷载(V)、水平荷载(H)和力矩(M)等共同作用下的承载特性,建立其在复合加载模式下的破坏包络面,并进而依此评价海洋平台基础及地基的稳定性,是桶形基础设计与施工中的关键问题。在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,采用基于Mises屈服准则的完全弹塑性本构模型,对横观各向异性软基上桶形基础的承载性能进行了三维弹塑性数值分析,探讨了软黏土不排水抗剪强度的各向异性对单个荷载和复合加载作用下桶形基础承载性能的影响。
关键词: 桶形基础 ；复合加载 ；有限元 ；横观各向异性
被引量
4
会议时间： 2014-10-16
摘要： 介绍了海上风机新型伞式吸力锚基础(USAF)的结构优势与工作特性,构建了USAF基础有限元模型,通过水平拟静力法数值模拟,重点分析了USAF基础锚体地基海床土的受力变形规律,土体的失效破坏模式,最大剪应力区和锚体的转动中心。最后,将USAF基础与常规单筒吸力锚基础承载模型进行比较,结果表明,伞式吸力锚基础(USAF)具有明显的水平承载优势,伞式吸力锚基础(USAF)在海上风电工程中应用前景广阔。
关键词: 伞式吸力锚基础(USAF) ；地基土变形 ；有限元 ；承载特性
被引量
2
摘要： 大直径单桩、吸力锚等海洋锚固基础,不仅要承受由上部结构传递下来的工作荷载(静力荷载),在海洋环境中还要承受由波浪等引发的具有低频性、长期性、持续性的循环荷载作用。分析静力荷载和循环荷载耦合作用下海洋锚固基础的变形过程及承载力对锚固基础的设计及稳定性评价非常重要。因此本文基于循环弹塑性本构模型建立了分析大直径单桩基础承载变形特性的有限元分析方法,基于土体刚度弱化模型建立了描述软土中吸力锚基础循环弱化过程的有限元分析方法。利用ABAQUS软件建立桩-土相互作用的三维有限元模型,对已有的大直径单桩离心模型试验开展数值模拟。数值计算时采用循环弹塑性边界面模型描述桩侧土体的循环应力应变响应,通过调用该模型的UMAT子程序,设置适当的桩土接触条件、分析步及计算参数,建立了能够追踪水平循环荷载下干砂中大直径单桩位移时程的有限元分析方法。通过与已有离心模型试验结果的对比发现,建立的有限元方法可以描述干砂中大直径单桩在水平单调及循环荷载下的变形过程,可以反映循环荷载位移曲线的非线性、滞回性及位移累积特性,可以预测随循环荷载次数增加,桩身弯矩、位移等的分布特征及演化规律。分别编制均质软土中和土体强度沿深度线性增加的软土中的USDFLD子程序及定义相关场变量,将已有的软土刚度弱化模型在ABAQUS软件中完成数值实现。通过建立软土中吸力锚基础的三维有限元模型,采用基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型,并结合编制的USDFLD子程序,对软土中吸力锚在静力荷载和循环荷载耦合作用下的模型试验开展数值模拟,分别建立描述均质软土中和土体强度沿深度线性增加的软土中吸力锚循环弱化过程的数值仿真分析方法。数值模拟与模型试验结果对比表明,基于软土刚度弱化模型的有限元分析方法能够在一定程度上预测软土中吸力锚在不同循环荷载水平条件下的累积位移,模拟其循环弱化变形过程,且能够描述其荷载位移响应的非线性、滞回性及循环累积特性,基于适当的位移破坏标准,能够较好的预测锚的循环承载力。另外,该方法实际上仍采用静力本构模型计算土体变形,相较于复杂的动力本构模型,具有较高的计算效率。
关键词: 大直径单桩 ；吸力锚 ；本构模型 ；循环荷载 ；软土 ；循环弱化 ；数值模拟
被引量
2
摘要： 海上浮式风电结构依赖于其可靠的锚固系统以确保海上服役期间的安。吸力锚具有精确安装，重复使用，承载性能较好等特点被广泛应用于各种海上结构，被认为是海上浮式风电结构的一种可用基础形式。但是，目前尚未对南海北部湾地区海上浮式风电结构吸力锚基础进行系统研究。本文在中国南海海域黏土中进行大变形有限元模拟研究吸力锚承载性能。通过大型商用软件ABAQUS/EXPLICIT建立二维轴对称有限元模型(FEM)，研究吸力锚基础在海洋软黏土中不排水条件下承受拉拔荷载的承载性能。采用任意拉格朗日—欧拉(ALE)技术模拟了吸力锚基础拔出过程引起的土体大变形。研究的参数包括竖向荷载上拔速率，荷载作用点，土体参数，吸力锚几何形状和初始应力状态。通过改变土体的摩擦角并获得吸力锚基础的荷载位移曲线研究土体摩擦角对吸力锚基础承载力的影响。研究发现，吸力锚基础的抗拔承载力随着土体摩擦角的增加而呈现增加趋势。 通过有限元研究和改进的Abaqus/Explicit分析，发现它可以准确地预测海洋黏土中吸力锚基础抗拔承载性能。这样可以提高设计效率并降低设计成本。虽然，本研究中的数值分析仍具有一定的局限性。但是本文中的研究结果将为中国南海在设计使用吸力锚基础时提供了数值依据，这将有利于海洋工程的建设。总之，本文研究的参数将有助于海上浮式风电结构进行有效且可靠的几何设计。
关键词: 海洋黏土 ；吸力锚基础 ；承载性能 ；大变形 ；有限元分析
摘要： 浮式平台由系泊系统固定位置,系泊系统的下端由嵌入海床沉积物中的锚固定。传统上采用桩对永久性浮式结构进行支撑或锚固。桩在抵抗侧向荷载方面相对低效,这也促使海洋工业考虑一种可替代的锚固系统。吸力式沉箱已成为各种锚泊系统中应用最为广泛的一种锚具,其应用范围从悬链线锚链到轻型拉紧聚酯缆索。吸力式沉箱是一个圆柱形壳体,由装有阀门的顶盖密封。因为随着高宽比的增加,安装过程中土塞破坏的可能性增大,这种锚杆的高宽比(长径比)相对于传统的桩基础较小,通常小于7。吸力式沉箱的承载力可以通过定位沉箱以最小的旋转平移的桩眼来优化。在最佳工况下,荷载矢量与吸力式沉箱中心线的交点称为最优加载点。近年来,吸力式沉箱在海上油气田得到了广泛的应用,对其应用和设计的研究也在不断深入。根据应用情况,吸力式沉箱可能需要同时抵抗垂直和侧向荷载,装载角度可以从0度到90度不等。锚索附着点位置对其极限承载力也有很大影响,当锚索附着在锚杆顶部附近,并且施加侧向荷载时,则形成正向旋破坏模式。随着锚杆锚固点深度的降低,锚杆的旋转倾向减小,形成了能最大限度提高锚杆承载力的纯平移机制。如果附加载荷低于最佳载荷,则会发生反向旋转破坏。多种分析和数值方法如极限平衡、上下限分析和有限元分析被采用对沉箱承载力进行研究和分析。本文采用有限元方法对沉箱承载力进行分析,与其它方法相比,有限元模型具有更大的优势,能够自动找到临界破坏机制,保证垂直和水平阻力的耦合,能够解释复杂的强度分布。吸力式沉箱根据应用的不同,有不同类型的载荷。作为张力腿平台(TLPs)基础时为垂直载荷;采用吸力式沉箱作为悬链线锚时为水平载荷以及倾斜载荷。本文研究了深水工程中用于锚固的吸力式沉箱的倾斜载荷问题。在具有拉紧或半拉紧系泊系统的深水中进行开发时,通常需要用锚来承受典型泥线载荷角在30°至40°之间的载荷。本文采用位移控制方法施加荷载,分析了不同参数对粘土地基的影响。倾斜荷载研究是通过在沉箱顶部的参考点处施加位移荷载的平移角度进行的,为了研究吸力沉箱的斜向抗拔能力,进行了多项研究。在这些研究中,一般都研究了水平和垂直组合承载力,它们的破坏机制以及一个对另一个的影响。本文通过有限元分析,研究了沉箱几何参数对均匀土和线性强度增长土的影响,即长宽比、最佳深度和粘聚力值的变化。通过沉箱顶部参考点位移荷载,研究了倾斜荷载作用下吸力式沉箱的极限状态,并在VH相互作用图荷载空间中给出了计算结果。通过基于数值模型的短吸力锚支撑能力研究的结果,分析了均匀粘性土沉箱的倾斜荷载承载能力,对一般荷载条件下的有限元模型进行了验证,其中考虑了吸力沉箱的倾斜拉伸,为了验证这项研究中的单元类型,考虑了长径比(L/D)为2的短沉箱的水平拉伸。本文使用有限元软件ABAQUS 2017进行了分析,所有单位均为国际单位制(位移:米和载荷:牛顿),通过定义其直径D,轴长L和壁厚t来确定沉箱的几何形状,其中沉箱直径为5 m,在土壤中的布置应确保沉箱嵌入土层中,顶盖与周围地面齐平。为了施加载荷,将位移约束施加到沉箱顶部的参考点,与水平方向成角度θ。本文介绍的所有分析均采用了总应力分析的方法,未考虑孔隙水压力和有效应力随时间的变化。基于这个假设,土壤的强度只能用内聚力来表示,表示为Su,即土的不排水抗剪强度,土壤的杨氏模量与局部剪切强度成正比,E/Su=500,泊松比为0.49,以模拟土壤的不可压缩性,并近似不排水条件下的恒定体积响应。土壤和吸力锚都通过3-D连续单元进行建模,土壤的弹性响应由杨氏模量E和泊松比ν确定,用一阶8节点整体的混合单元(C3D8H)的网格单元类型来模拟土壤区域。假设沉箱沉入水中的单位重量等于土壤的沉重,用于在在分析开始时提供一个静平衡状态。使用Abaqus FE软件中提供的内置Mohr-Coulomb模型对土壤(均匀粘土)进行建模,为了便于获得收敛的解析解,分三个步骤进行了分析:静力分析,模型优化和加载步。将对称平面切过xz平面来使用模型的一半,所有载荷应用都是通过位移约束施加的。在位移控制下,所施加位移的方向由施加的水平位移分量和垂直位移分量的大小之比定义。为了研究不同的参数,已经进行了模型验证以建立适当的单元类型和其他分析条件,这些验证分析的结果与选定的研究论文非常吻合。在此基础上,本文进行了参数研究。在参数研究的第一部分中,对于均匀的土壤在不分离沉箱的情况下进行了分析,模型的几何形状都与验证模型相似。在Abaqus软件中进行分析时,假定沉井就位,土壤宽度和深度与沉箱的直径有关,其中土壤的底部直径是沉箱尖端下方沉箱直径的四倍,宽度取为沉箱长度的三倍,针对不同的Su值对所选纵横比的极限容量进行了研究。研究了长径比为2、4和6的沉箱,该沉箱包括了一系列实际应用中的沉箱尺寸,为了研究土壤内聚力的影响,每次分析的内聚力值(c)从10KPa增加到30KPa,步长为5KPa,以研究其影响。发现内聚值的增加对沉箱的所得极限容量有很大的影响,结果表明,容量随着内聚力的同步长增加而线性增加。并且发现,当恒定杨氏模量用于变化的内聚值时,容量曲线的初始斜率呈现出出较小的下降。类似地,进行不同纵横比对拉伸能力的影响。在不同纵横比的容量之间进行了比较,结果以图形表示。结果表明,在直径保持恒定的情况下,随着长度与直径之比的增加,承载能力显着增加,保持直径不变的吸力锚的纵横比增加提高了地基承载力。这是由于以下原因:随着沉箱长度的增加,沉箱的总体积和土壤与地基之间的接触表面积增加,导致沉箱内的土塞更大,土壤与沉箱壁之间的摩擦阻力增大。对于所有分析,选择从0到90度的各种平移角度。结合了不同平移角度的垂直和水平容量,以说明三种选择的长宽比下吸水沉箱的破坏范围。沉箱在以上述角度平移时没有旋转。相互作用图以相应的V和H绘制,以显示随沉箱内外径比而变化的包络线形状的变化。采用位移法获得了组合的垂直水平荷载条件下的破坏包络线。在施加位移时,以施加位移的方式来使在垂直和水平方向都造成破坏。归一化的载荷深度中心线Zcl/L给出了沉箱失效模式以及接近最佳条件的最有效的指示。对于均匀土壤剖面进行研究,选择30°的加载角度检查最佳平移。因此,计算了三种不同纵横比的最佳加载深度zcl/L(归一化中心线深度)。对于界面摩擦(惩罚性)摩擦比的变化,发现容量略有变化,α=1表示更高的容量。当允许裂缝形成时,对于沉箱的L/D比,最佳深度(Zcl)显示出长度增加。如所预期的,当沉箱完全粘合(即α=1)时,获得最大的负载能力,并且沉箱容量随着轴摩擦比的减小而减小。因此,在罚摩擦比变化的情况下,容量降低不会太大,以至于在吸水沉箱的设计考虑方面会带来差异。在均匀土壤中吸水沉箱的参数研究的第二个阶段中,对沉箱进行了分析,发现有裂缝形成。当吸水沉箱横向移动时,应力在沉箱的前部增加,而在沉箱的后部减小。理论上,当应力降低高于原始水平土压力时,就可能会形成间隙。为了调查凝聚力对于容量的影响,进行不同凝聚力值L/D=2的分析。沉箱的整体容量显示,相比与不允许的裂纹形成,容量显著降低。三个纵横比的裂纹形成已经显示了重要差异,对于较小的比值,形成了完整的裂缝。但是,对于L/D=4和L/D=6,沉箱与地基上部的土壤部分隔离开来。当内外径比小时,沉箱基础的承载能力受裂纹形成的影响很大。另外,两种情况的VH包络已绘制在一张图中以进行比较。对于研究中选择的均匀土壤,当出现裂缝形成被允许时,包络的边界限制显示出容量的降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。对于大于30度的平移角度,垂直容量没有明显降低。通常,容量的减少随着纵横比的增加而减小。可以看出,垂直容量不受间隙的影响,而水平容量受到预期的影响。对垂直方向的影响较小,因为考虑到自由水不会通过间隙进入土壤塞子的路径,所以反向承载力决定了提升能力。沉箱在以上述角度平移时没有旋转。相互作用图以相应的V和H绘制,以显示随沉箱内外径比而变化的包络线形状的变化。采用位移法获得了组合的垂直水平荷载条件下的破坏包络线。在施加位移时,以施加位移的方式来使在垂直和水平方向都造成破坏。归一化的载荷深度中心线Zcl/L给出了沉箱失效模式以及接近最佳条件的最有效的指示。对于均匀土壤剖面进行研究,选择30°的加载角度检查最佳平移。因此,计算了三种不同纵横比的最佳加载深度zcl/L(归一化中心线深度)。对于界面摩擦(惩罚性)摩擦比的变化,发现容量略有变化,α=1表示更高的容量。当允许裂缝形成时,对于沉箱的L/D比,最佳深度(Zcl)显示出长度增加。如所预期的,当沉箱完全粘合(即α=1)时,获得最大的负载能力,并且沉箱容量随着轴摩擦比的减小而减小。因此,在罚摩擦比变化的情况下,容量降低不会太大,以至于在吸水沉箱的设计考虑方面会带来差异。在均匀土壤中吸水沉箱的参数研究的第二个阶段中,对沉箱进行了分析,发现有裂缝形成。当吸水沉箱横向移动时,应力在沉箱的前部增加,而在沉箱的后部减小。理论上,当应力降低高于原始水平土压力时,就可能会形成间隙。为了调查凝聚力对于容量的影响,进行不同凝聚力值L/D=2的分析。沉箱的整体容量显示,相比与不允许的裂纹形成,容量显著降低。三个纵横比的裂纹形成已经显示了重要差异,对于较小的比值,形成了完整的裂缝。但是,对于L/D=4和L/D=6,沉箱与地基上部的土壤部分隔离开来。当内外径比小时,沉箱基础的承载能力受裂纹形成的影响很大。另外,两种情况的VH包络已绘制在一张图中以进行比较。对于研究中选择的均匀土壤,当出现裂缝形成被允许时,包络的边界限制显示出容量的降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。可以看出,与完全粘合的情况相比,当允许形成裂纹时,最佳加载深度更深。当允许裂纹形成时,容量显示出显着降低。对于大于30度的平移角度,垂直容量没有明显降低。通常,容量的减少随着纵横比的增加而减小。可以看出,垂直容量不受间隙的影响,而水平容量受到预期的影响。对垂直方向的影响较小,因为考虑到自由水不会通过间隙进入土壤塞子的路径,所以反向承载力决定了提升能力。此外,本文还对抗剪强度随深度线性增加的粘性土中沉箱的承载力进行了参数化研究。在实际当中,不同深度的土有着不同的性质。在这种情况下,强度的变化是随深度线性增加的。我们采用长径比为2、3和4的沉箱来研究参数的影响。为了模拟动态的土壤强度和分析环境,我们使用了ABAQUS软件。这有助于从上到下模拟土壤应力的分布。我们设定沉箱与土壤之间的界面是无裂缝的。对于每个高宽比,随着内聚力值(等范围)的增加,最终容量几乎呈线性增长。我们推测由于长径比和内聚力值的共同作用,沉箱的极限承载力会有很大的提高。文章给出了不同高宽比的归一化VH交互图。竖向和水平荷载作用下不排水极限状态的三维破坏包络图,分别为不同长径比(L/D=2,3和4)下竖向和水平荷载联合作用下的破坏包络图。坐标轴用无量纲载荷H/A.Su和V/A.Su表示,其中A为基础平面面积,Su为土体不排水抗剪强度。我们发现在本研究中选取的三个纵横比中,归一化中心线深度(Zcl/L)几乎相同。通过对均匀土和强度随深度线性增加的土的研究,文章研究了土的粘聚力、高宽比和裂缝形成的影响。结果表明,这些因素对粘性土中沉箱地基的承载力有显著影响。
关键词: 有限元建模 ；土粘聚力 ；长径比 ；破坏包线 ；裂纹形成 ；摩擦罚系数
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