软基桶形基础承载性能三维弹塑性有限元仿真

针对用于海洋平台的桶形基础在单调加载或复合加载作用下的承载性能,基于大型通用有限元分析软件ABAQUS,建立了桶形基础的三维弹塑性计算模型,通过比较系统的数值计算与分析,探讨了不同加载模式下软黏土土性参数和桶体长径比对桶形基础承载性能的影响效果,进而建立复合加载模式下桶形基础的破坏包络面,并依此评价海洋平台基础及地基的稳定性.结果表明：不排水抗剪强度及桶体的长径比是影响桶形基础承载性能的主要因素,而软黏土的重度是影响桶形基础承载性能影响的次要因素.     

扭剪荷载作用下桶形基础承载性能的弹塑性有限元数值分析

针对均质软黏土地基上扭剪荷载作用下桶形基础的破坏包络面,运用大型有限元分析软件ABAQUS进行了三维非线性数值分析.通过比较系统的数值计算与分析,分别考察了V-T、H-T、V-H-T空间内桶形基础的地基破坏模式以及破坏包络面特性,进而推导了其破坏包络面的拟合数学表达式.由此表明:(1)桶形基础在扭剪荷载作用下,以桶体中心为圆心,形成圆形塑性区,并且不断地向外扩展,距离桶体越近的区域塑性应变相对较为显著;(2)V-T、H-T空间内桶形基础的承载力性能随着桶体长径比(L/D)的增大而提高;(3)推导的破坏包络面拟合数学表达形式,可以近似地表达桶形基础的承载性能,以此评价扭剪荷载作用下桶形基础的稳定性.     

桶形基础承载力的三维弹塑性有限元分析

在经典的Drucker-Prager弹塑性本构模型基础上,通过将线性屈服准则改为抛物线型屈服准则来模拟静水压力对土体的屈服与破坏,并根据试验确定的硬化曲线建立了改进的D—P模型,使该本构模型能很好地模拟大港滩海软土的应力应变关系．利用MARC．MSC程序作为平台,建立了滩海桶形基础承载力有限元分析模型,对桶高、桶径及不同径高比的桶形基础承栽力进行分析．结果表明,实际应用时应采用径高比大于1的桶形基础．     

饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载特性有限元研究

桶形基础作为一种新型的浅海基础形式与传统基础形式相比具有诸多优越性,但是,其与地基土体之间复杂的相互作用使得此类结构的承载机理与破坏形式始终未有明确的界定.采用三维有限元方法对单桶形基础水平承载力进行了数值计算,并将计算结果与试验数据进行比较,验证了有限元方法的可靠性.进而,通过多组变动参数比较研究,探讨了饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载力随着土体有效重度、土体变形模量、桶体长径比的增加而增大,随着荷载作用高度的增加而减小的特性,为工程实践提供了一定的参考意见.     

桶形基础平台沉放过程数值模拟分析

平台在沉放过程中,受到复杂的一阶和二阶流体动力作用,为了深入了解沉放过程中平台的运动特性,首先建立了桶形基础平台沉放数值模型,然后通过格林函数法和平台湿表压力积分来计算一阶和二阶流体动力,并耦合求解平台和锚泊线运动方程,得到平台的运动响应.为了验证数值模拟计算的准确度,在上海交通大学海洋工程国家重点试验室进行了平台沉放模型试验,试验结果与数值模拟符合良好.数值模拟分析表明,平台在沉放过程中主要的运动为纵荡、横荡、纵摇和横摇,并且与来波方向有密切关系;二阶波浪力对纵荡和横荡有明显的作用;整个沉放过程中平台运动比较稳定,可以实现平台的自身压载沉底.     

桶形基础的结构强度分析

对初始安装阶段的桶型基础进行了研究,分析了不同长度及水深时结构所受的负压,将结构简化成一端固定、一端自由边界条件的圆柱薄壳。针对筒化模型,采用经典的薄壳理论对结构进行了理论分析,推导出结构在负压作用下的挠度、弯矩等的解析表达式,并研究了桶长、半径等形状参数对结构的影响;同时以Ｅｕｒｏｐｉｐｅ１６／１１Ｅ导管架平台的桶形基础为实例进行计算,并与有限分析的结果作了对比,得到了较为满意的结果。根据文中方     

桶形基础下沉的条件分析

从桶形基础下沉时的基本方程入手,讨论了影响基础下沉的条件．保证基础下沉可通过增大插入力或减小阻力实现,增加基础重力可增大插入力,但仅靠重力有时并不能达到预定插深．使用负压可同时增大插入力和减小阻力,插入力是由作用在顶板上的桶内外压差产生的,其大小与顶板有效承压面积及压差有关．为产生负压,首先应保证在自重插深时桶与土壤之间有足够的密封,理论最大负压与工作水深有关,但实际可利用的最大负压受排水泵能力、土壤性质及结构强度等因素的限制．使用喷冲和电渗也可以减小下沉阻力．工程应用可将上述各种方法组合使用．     

不同排水条件下桶形基础上拔承载特性研究

桶形基础因其安装方便、可重复使用等优点而广泛应用于海洋工程中,在服役期间或者退役回收时会受到上拔承载力作用,准确计算桶形基础的上拔承载力是保证基础稳定工作和顺利回收的重要前提,桶形基础的上拔承载力与桶的几何尺寸、上拔速率、土体参数以及在自重等预压荷载下的固结情况等因素有关.本文采用有限元的方法对桶形基础上拔承载特性进行研究,通过对不同长径比、上拔速率、土体参数及预压荷载等影响因素进行正交组合计算,研究了其不同上拔速率下破坏模式及负压发展规律,提出归一化上拔速率vs/C_v(其中v为实际上拔速率,s为排水路径,C_v为固结系数)对桶形基础上拔过程的排水条件进行划分.根据破坏模式及抗拔力各组分比重提出了桶形基础在不排水和完全排水条件下上拔承载力计算公式,在此基础上建立了归一化的上拔承载力与桶形基础几何形状L/D、归一化上拔速率vs/C_v以及土体强度之间的对应关系,并提出了部分排水条件下上拔承载力计算方法.结合算例给出了该成果在工程上的应用步骤和方法,成果可直接用于工程设计.     

非共轴本构模型在吸力式桶形基础承载力数值计算中应用

当吸力式桶形基础承受竖向荷载作用时,其周围地基容易发生整体剪切破坏,由主应力旋转引起的非共轴现象不容忽视.基于有限元软件ABAQUS二次开发端口UMAT,将非共轴本构模型应用到桶形基础的竖向地基承载力问题的有限元计算中.结果表明,非共轴模型对地基的整体剪切破坏模式没有影响,但是对地基竖向承载力-位移曲线具有显著的软化作用,同时,对地基的竖向极限承载力具有降低作用.如果通过竖向位移来确定地基容许承载力,则非共轴模型得到的计算结果是比较安全的.     

土层相对位置对桶形基础承载力的影响

为了研究双土层情况下土层相对位置不同时桶形基础地基土在单一荷载作用下的极限承载力,采用南水土体本构模型进行ABAQUS有限元建模。在分析过程中,首先采用位移控制法,通过计算地基的p-s曲线确定相应的地基极限承载力,然后以单一加载情况下的地基极限承载力为基准进行归一化,最后提出土层相对位置修正系数的概念,从而获得土层相对位置不同时的地基极限承载力表达式。分析结果表明:土层由单一黏土层向单一淤泥层变化的过程中,竖向承载力、水平承载力和力矩承载力都逐渐减小,且减小幅度最大的是竖向承载力,其次是水平承载力,最后是力矩承载力;当土层相对位置比分别达到0.33,0.25和0.2时,竖向承载力、水平承载力、力矩承载力依次趋于稳定。     

筒型基础平台冰激振动下粘性土地基软化分析

为了解决由于海冰力对筒型基础平台作用而产生地基土软化,降低平台承载力的问题,应用冰激振动理论对筒型基础平台进行了冰激振动分析,通过相应的有限元计算得到筒体周围土体剪应力的最大变化幅值,并将计算结果与对应位置土体的抗软化极限应力进行了对比分析,结果表明:土体在冰激振动软化方面是安全的。提出一种判断筒型基础土体软化可能性的新方法,该方法可以对筒型基础平台冰激振动基础的安全性作出评价,对筒型基础平台的设计起到积极的指导作用。     

高速公路复合地基非线性有限元分析

利用Biot固结理论 ,采用有限单元元法分析了复合地基桩长、置换率、桩土刚度比、施工进度对地基变形的影响 ,并从减少差异沉降出发 ,提出合理的布桩方式 ,减少高速公路的差异沉降 .     

不排水双层粘土地基承载力的强度折减有限元分析

地基极限承载力的理论计算公式只适用于均质土地基,对于两层土强度参数较为悬殊的层状地基的极限承载力,用有限元法计算更为准确和合理.强度折减有限元法是一个计算安全系数可靠的方法,利用这一原理,采用有限元岩土软件Plaxis8.2建立计算模型,先计算单层土的极限承载力,计算结果与Prandtl解比较,误差极小,在精度满足要求的基础上计算不排水条件下双层粘性土地基的极限承载力.经过计算结果的对比,分析上层土厚度和下层土强度对极限承载力的影响.     

砂土地基水闸三维弹塑性静力有限元研究

论述了用弹塑性有限元法求解砂土地基水闸结构整体稳定性的基本原理.针对新疆某渠首工程泄洪闸有底坎折线型闸底板的特殊形式,将闸室整体结构及其与之耦连的地基作为一个结构体系进行数值模拟.通过对比分析该泄洪闸在弹塑性有限元法与线弹性方法下闸底板的位移与应力分布情况,进一步论证用理想弹塑性有限元进行水闸结构分析的可行性.     

基于有限元法的压铸机整机应力应变研究

文章结合DC-500C型压铸机,介绍了压铸机的工作过程,在此基础上详细分析了压铸机的工作载荷,建立了压铸机整机有限元分析模型,使用大型有限元分析软件ANSYS对整机进行了三维有限元分析,给出压铸机各主要受力部件的应力与变形关系,为压铸机的改进设计提供了重要的依据。     

循环加载条件下吸力式沉箱基础极限承载力特性分析

循环加载模式下吸力式沉箱基础的拉拔承载性能目前尚缺乏合理的分析与计算方法.应用Andersen等对重力式基础及地基所建议的分析方法,将软土的循环强度与Mises屈服准则相结合,针对吸力式沉箱基础,采用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行了三维拟静力有限元分析,确定了循环加载模式下吸力式沉箱的循环承载力及其破坏包络面,并与单调加载作用下沉箱基础的极限承载力及其破坏包络面进行了对比.结果表明,与单调加载情况相比,循环加载作用下吸力式沉箱基础的拉拔承载能力显著降低,而沉箱长径比对基础循环承载力降低效应的影响不大.     

喷射搅拌水泥土桩复合地基承载力特征值研究

垫层对复合地基承载力的提高作用已成共识,但建筑地基处理技术规范中并没有考虑这一影响。针对这一问题,本文通过对加垫层和不加垫层两种单桩复合地基承载力的载荷比较试验,对垫层的作用机理进行了分析,并建议了相应的承载力特征值计算公式。     

砂桩处理淤泥质黏土地基承载力性能研究

采用规范经验公式,计算不同桩土应力比时砂桩处理复合地基承载力,并应用有限元分析软件计算淤泥质黏土原始地基、砂桩所用中粗砂对应地层以及复合地基承载力值。对比分析淤泥质黏土原始地基承载力计算值与地勘值,以及对比有限元计算与按照规范经验公式计算得到的复合地基承载力。结果表明:采用有限元计算得到原始地基承载力与地勘值较为吻合;按照规范经验公式进行计算,不同桩土应力比对应的复合地基承载力大小有较大差别;数值计算得到的复合地基承载力特征值,与按照规范经验公式桩土应力比取为3.5计算得到的地基承载力能够很好吻合。相应研究成果可对砂桩处理软弱地基承载力的计算提供一点借鉴。