【摘 要】
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沉入式大直径薄壁圆筒结构(简称大圆筒结构)是近年来发展起来并极具应用前景的一种新型的水工结构型式,具有结构简单、受力条件好、施工工期短、造价低、耐久性好等优点,可用
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沉入式大直径薄壁圆筒结构(简称大圆筒结构)是近年来发展起来并极具应用前景的一种新型的水工结构型式,具有结构简单、受力条件好、施工工期短、造价低、耐久性好等优点,可用于防洪护堤、导流堤、码头以及海洋平台等水工建筑物。该结构一般应用于具有较厚软土层的地基上,通过软土插入持力层。大圆筒下沉过程中,结构与地基土体的相互作用分析是一个十分复杂的三维问题,不管是结构本身的强度计算,还是结构系统的整体变形以及地基土体的应力状态,目前还没有成文的规范可以借鉴,此外因为其计算工作量又大而且繁杂,也很难用常规的算法来确定其合理的力学模型。因此采用计算机数值方法是研究该课题的可行和有效的方法。本文应用大型通用有限元软件ANSYS建立大圆筒结构与土体互相作用三维有限元模型,采用节点耦合与接触面模拟大圆筒与土体的互相作用。并且以长江口工程为例,有限元法计算的下沉力与该工程中大圆筒实际下沉力相比较验证该有限元模型的有效性。另外,本文还初步分析了大圆筒施工过程中出现的偏移问题,并提出相应解决办法。主要研究工作如下：1、建立大圆筒下沉整体有限元模型,其中大圆筒和土体都采用实体单元。考虑到土体塑性等非线性,用D-P材料模拟土体,该准则也定义了土体的破坏条件。2、分别用节点压缩和接触面模拟大圆筒与土体的互相作用,并根据它建立一系列数值方案,从中分析大圆筒下沉过程。3、结合长江口大圆筒防波堤工程实例,验证该模型的有效性,并以此模拟计算出大圆筒静力下沉所需的下沉力。4、根据以上建立的有限元模型,模拟大圆筒下沉过程中出现的偏移问题,并根据该模型的计算结果,确定纠偏控制角度。本文确定了大圆筒下沉过程数值模型及其纠偏模型,给出了计算大圆筒下沉荷载有效方法,对于大圆筒推广应用具有重大意义。
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