蠕变和差异沉降对桩基影响的数值分析

《蠕变和差异沉降对桩基影响的数值分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文第一章绪论定性降低。但是，以往对于这种不利情况并未引起足够的重视。有时反而试图在设计中充分利用桩基的抗滑作用来增加码头岸坡的稳定性，以达到降低造价的目的。经验表明，在桩基码头设计中，绝不可过分依靠桩基的抗滑作用来提高码头岸坡稳定性，否则可能使桩基受到过大的水平推力而导致码头位移甚至结构破坏。这样的事故在我国的港口工程中曾多次发生。因此，如何合理地调节桩基对于岸坡的抗滑作用和遮帘作用，是桩基码头设计中一个十分重要的环节。要解决这个难题，首先必须透彻的了解桩基和岸坡之间的相互作用。遗憾的是，至今尚无一个可以定量评价这种相互作用的实用方法。所以，在国

2、内的码头设计实践中，目前还只能通过常规的岸坡稳定分析来调节这种相互作用。例如，在港工地基规范中规定，对于高桩码头中的桩基抗滑作用的利用必须严格加以限制，使它在岸坡稳定的计算安全系数中的贡献不得大于0．1。也就是说，如果规定码头岸坡的最小稳定安全系数1．2，则岸坡土体本身的抗滑力必须足以使其安全系数达到1．1以上，这样才能使桩基不致受到过大的水平推力而引起破坏。当然，这样的评估和调节方法十分粗糙，事实上也并未能真正有效地防止码头出现上述问题。因此，‘为了改进桩基码头的设计方法，迫切需要研究桩基和岸坡相互作用。这也是国内外学者迄今还很少问津的一个疑难问题。1．3课题的

3、研究背景随着我国经济建设的不断发展，大量的高桩码头建造在软土地基上，这些码头由于设计时没有考虑到软土地基所特有的蠕变性质，造成了一些码头承载力不足，从而出现严重的滑移破坏，大大缩短了结构的使用寿命，给国家、投资方都带来难以估量的经济损失。除此之外，由于经济的飞速发展，码头的吞吐量不断加大，码头进出口货物不断增加，这对于码头的繁荣是一件好事。但是由于缺乏足够的码头建设，和对于未来航运发展趋势的准确判断，很多码头设施都只是停留在满足几年前的设计荷载要求。在现有的基础上，筹建新的码头又需要投入大量的金钱和时间，因此，出现了很多码头大量超载的情况，有的地方甚至超过码头设计

4、荷载两到三倍【2】，这也加速了码头的破坏周期，严重影响了码头的寿命。以天津港为例，天津港是典型的软土地基，海底表层和浅层土为淤泥和淤泥质粘土，其土体的物理力学指标比较差，具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低、流变性大等工程特点，对于工程结构的受力极为不利。在建港初期，由于该地区研究资料的匮乏，研究工作的不完善，以及理论方面的缺陷，很多泊天津大学硕士学位论文第一章绪论位都没有考虑到蠕变的影响，使用后又由于大量的超载，致使很多泊位在使用后不久就出现了向海滑移，严重影响了码头的正常使用，并给投资方带来了严重的经济损失。因此，如何妥善解决好蠕变和差异沉降对于桩土相互

5、作用的影响，成为高桩码头稳定性的重大问题。对于高桩码头，特别是在软土地基上的高桩码头具有重大的理论意义和现实意义。1．4本文的主要工作本文针对天津港区的高桩码头基础结构，采用软土蠕变模型，对其与桩基作用的时间效应进行研究，这对工程设计和了解其变化规律有重要意义。前人的研究证实【2】，三维有限元分析与二维有限元分析在数值上差别不大，在对定性的研究上趋势相同，所以，为了节省大量的时间和资源，本文拟采用二维有限元法对桩基与土体的相互作用进行深入的对比分析研究。根据当前的研究现状，本文主要作了如下工作：(1)学习研究了有限元理论、流变理论和差异沉降理论，并对各理论进行了概

6、括和总结。(2)翻译并整理了土工有限元软件PLAXIS自带的英文教程，对PLAXlS的理论和功能进行了比较深入的研究，并把PLAXlS应用于研究蠕变和差异沉降对桩基影响的问题。：(3)了解高桩码头(以天津港为主)的各种破坏情况，并对破坏机理进行分析，以此拟定蠕变和差异沉降为本次研究的对象。(4)系统研究了相关的大型砂槽试验和土工离心模型，用PLAXIS做出相关模型，并与试验结果进行比较。得出有限元模型与土工离心试验的误差在允许的范围内，从而验证了使用PLAXIS进行计算模拟的可行性。(5)在使用有限元软件PLAXIS的过程中，提出了使用虚拟土体来克服PL垅IS自身

7、缺陷的方法，并验证了其适用性。(6)通过有限元软件PLAXlS建立天津港25"-'26段码头泊位的研究模型，研究以下几种情况：情况一：无蠕变，无荷载，无边坡变化(边坡为l：3)；情况二：有蠕变，无荷载，无边坡变化；情况三：无蠕变，有荷载，无边坡变化；情况四：有蠕变，有荷载，无边坡变化；情况五：有蠕变，有荷载，有边坡变化(变为l：4)；情况六：有蠕变，有荷载，有边坡变化(变为1：2．5)。并对情况四在一年，五年和十年的发展变化情况进行研究。天津大学硕士学位论文第一章绪论(7)针对以上几种研究情况，分别从软土、硬土，有无后方加载，边坡和时间变化等几个方面研究蠕变和差异

8、沉降的影响