组合荷载下考虑冲刷效应的单桩承载性能研究

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1、学校代码：10286分类号：TU4密级：公开UDC：624学号：151101工程硕士学位论文组合荷载下考虑冲刷效应的单桩承载性能研究研究生姓名：王其昊导师姓名：龚维明教授曹学勇高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学工程领域名称建筑与土木工程论文答辩日期2018年6月7日研究方向岩土工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席卢建峰高工评阅人S1800729-1S1800729-22018年6月8日硕士学位论文组合荷载下考虑冲刷效应的单桩承载性能研究专业名称：建筑与土木工程研究生姓名：王其昊导师姓名：龚维明教授曹学勇高工ResearchonBearingPerformance

2、ofScouredSinglePilesunderCombinedLoadingAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWANGQi-haoSupervisedbyProf.GONGWei-mingDepartmentofCivilEngineeringSoutheastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。，论文中不包含其他人己经发表或撰写过尽我所

3、知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外证书而使用过的材料。与我的研宂成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。、．：：日期研究生签名ｌｉ１＿—卜１东南大学学位论文使用授权声明学术期刊（光盘版）》电子杂、国《中国东南大学、中国科学技术信息研宄所家图书馆、志社有限公司、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位、万方数据电子出版社用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的论文的复印件和电子文档，可以采一，可以致，允内容和纸质论文的内容相。除在保密期

4、内的保密论文外许论文被查阅和借阅公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布。（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研宄生院办理签名日期：研宄生签名：导师摘要组合荷载下考虑冲刷效应的单桩承载性能研究（硕士学位论文）研究生：王其昊指导教师：龚维明教授东南大学土木工程学院摘要桩基础广泛应用于跨海桥梁和海上风电场等大型工程中，在深水环境下，冲刷作用与纵横荷载组合作用是桩基础工作的常态，对此考虑不当可能导致整个系统的失效。因此，研究组合荷载和冲刷作用下单桩的承载性能具有重要的现实意义。本文主要采用理论分析和数值模拟手段，研究了冲刷作用下桩

5、基侧阻力，提出了竖向承载状态下的简化桩土模型，分析了冲刷作用下桩基受到纵横组合荷载时承载性能的演变。主要研究内容和结论如下：基于布辛尼斯克解求解冲刷作用下桩周土体的竖向应力分布，结果表明，桩周土体应力在冲刷下受到削弱，浅层土受到的影响更大，深层土受到的影响较小；长径比较小的摩擦桩在局部冲刷作用下更容易失效。基于求得的应力分布和β法计算冲刷作用下的桩侧阻力，定义了桩侧阻力的折减系数。通过比较发现，FHWA打入桩方法偏于危险，公路桥涵规范则偏于保守；三个冲刷坑形态参数中，冲刷深度对局部冲刷下的桩侧阻力影响最大、底面宽度次之、冲刷坡角最小。对无冲刷条件下的CPT锥尖阻力和侧摩阻力进行修

6、正，得到局部冲刷下的静力触探结果，通过文献试验验证了修正方法。推导了局部冲刷下考虑土体应力历史变化的参数表达式，通过算例分析土体参数和桩侧阻力的演变。结果表明，浅层土参数变化显著，达到一定深度后基本不受应力历史变化的影响，而不考虑应力历史将低估桩基侧阻力，当冲刷深度相对桩长较大时，应力历史的影响不可忽略。基于总侧阻力等效的原则，提出了局部冲刷下的简化桩土模型。简化模型的计算结果介于局部冲刷模型和一般冲刷模型之间，相较一般冲刷模型减小了设计盈余，其正确性通过PLAXIS3D模拟得到验证。基于典型工况，使用FLAC3D进行了冲刷下单桩受到纵横组合荷载的数值模拟，得到了V-H荷载空间包

7、络线。模拟结果表明，剩余土体的存在使得桩基在各方向的承载力均有所提高，并且提高了桩基的柔性，使得破坏荷载包络线产生外扩。破坏荷载包络线的形状受到“刚柔程度”的影响，桩基越柔，纵横荷载间的耦合作用越小，破坏荷载包络线越向外。关键词：桩基础；冲刷；侧阻力；应力历史；纵横组合荷载；破坏荷载包络线IABSTRACTResearchonBearingPerformanceofScouredSinglePilesunderCombinedLoadingGraduatestudent:WANG