循環(huán)荷載作用下桶形基礎工作機理研究.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)濟廉價新型基礎能適應這種不良地基，在這種大背景下桶形基礎最初作為一種海洋平臺結構基礎應運而生。桶形基礎與傳統(tǒng)的海洋平臺基礎在軟黏土中有不可比擬的優(yōu)勢，傳統(tǒng)的重力式基礎、樁基礎由于缺乏合理是持力層，在應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輸，使用完畢后可重復利用。另外桶形基礎還具有結構形式簡單、施工工期短等優(yōu)勢，使得桶形基礎在海洋能源開發(fā)中得到廣泛應用。近年來桶形基礎得到很大推廣，如很多防波提碼頭中就很多采用該新型基礎。目前針對循環(huán)荷載作用下軟黏土中桶形基礎的承載力特性及其轉動中心的研究尚沒有被廣泛認可的理論體系。為此，本文將圍繞著水平循環(huán)荷載作用下桶形基礎的破壞機理及該基礎在水平荷載下轉動中心等方面進行探究，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的轉動中心可能位于基礎的內(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動中心求解公式。本文認為桶形基礎的轉動中心位置根據(jù)其外部形狀和土體性質位于無窮遠處到桶深2/3處之間，并將該公式與有限元結果和樁基規(guī)范中轉動中心計算結果進行對比，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破壞機制的基礎上利用極限平衡法，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，然后各力對轉動中心取矩求得桶形基礎的水平承載力。將該結果與現(xiàn)場模型試驗結果和有限元數(shù)值分析結果進行對比，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的破壞機理進行了數(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系，同時建立了一個無隔艙模型用來