新型桶式基础防波堤单桶桶壁土压力数值分析

对于软土地基上的新型桶式基础防波堤,其稳定性分析的关键是桶壁土压力分析。根据实际工程,通过数值模拟,分析了不同荷载水平、不同荷载作用点高度、不同土质状况下桶壁土压力的分布规律。分析发现,不同情况下的软土地基新型桶式基础防波堤,桶壁土压力分布区域可分为海侧圆弧端主动土压力区、两侧直壁端静止土压力区及陆侧圆弧端被动土压力区。经与理论计算的Rankine 主动、被动土压力和静止土压力的对比分析发现,海侧主动区的土压力与陆侧被动区土压力分别介于主动土压力与静止土压力、静止土压力与被动土压力之间,两侧直壁端的桶壁土压力与静止土压力比较接近。在两端圆弧段,桶壁土压力沿深度分段线性分布,且单宽桶壁土压力合力与荷载水平呈线性关系。当荷载作用点的高度发生变化时,桶壁土压力的分布规律相类似。基于桶壁土压力的分布形式,提出了桶壁土压力的简化计算方法,为计算桶体稳定性带来方便。     

桶长对吸力桶基础承载特性影响的数值模拟研究

以某海域海上风电工程导管架吸力桶基础为研究对象,采用ABAQUS有限元数值模拟软件,开展不同桶长吸力桶基础的承载特性研究.结果表明,吸力桶基础水平与竖直承载力均随桶长增加而增加;水平荷载下,吸力桶基础顶部土体产生与荷载同向位移,底部土体则出现相反位移,吸力桶基础的破坏模式为旋转破坏;竖直荷载下,吸力桶底土体形成勺形破坏...     

桶式基础结构稳定性试验研究

桶式基础防波堤结构在深厚软泥土沿海工程中逐渐引起关注并大量应用于工程实践,但单桶多隔舱桶式基础结构的稳定性尚未得到解决.采用原状软黏土,通过室内物理模型试验,探讨了桶式基础防波堤的稳定性,得到荷载—位移曲线的变化规律,下桶内的负压对荷载—位移曲线的影响及桶式基础结构破坏形式与外荷载的关系.试验证明,在表层土体的抗剪强度范围内,荷载与位移呈线性变化,否则,呈非线性变化.如果存在负压作用,荷载与位移的线性关系范围扩大,非线性关系范围缩小,最终破坏形式相同.桶式基础结构的破坏形式与外荷载的作用点及桶底面土体的强度直接相关.上述规律可以为新型桶式基础结构防波堤的设计、优化与完善提供参考.     

采用拟静力法的新型桶式基础防波堤结构稳定性分析

三维情况下,桶体稳定性是一个复杂的空间结构与土相互作用的问题。结合工程实例,建立了三维新型桶式基础防波堤有限元模型,对其稳定性进行分析。从而,动力作用下桶体结构位移与目前静力计算的结果相差较大,针对这个问题,分析提出等效拟静力法,通过与动力作用后相等的孔压等效成与之对应的静荷载,然后计算桶体位移。该方法的关键是找出桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的关系,同时找出此处土体孔压与动荷载之间的关系,从而建立静荷载与动荷载之间的关系。经数值模拟与试验对比,结果证明所提的等效拟静力法比较合理。在模拟与分析原型桶体基础上,进一步分析了不同尺度及不同荷载作用点高度时,桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的近似直线关系。     

沉入式桶式基础防波堤抗倾覆稳定性计算

在波浪荷载作用下,沉入式桶式基础防波堤抗倾覆稳定性是其稳定性计算的一个重要部分。假设沉入较深土层的桶式基础防波堤极限状态下的稳定性主要由桶侧土压力、桶侧摩阻力、桶底土反力、桶底摩阻力维持,其工作原理与挡土墙类似。文中假定桶体绕转动中心转动,港侧为被动土压力,海侧为主动土压力,同时假定被动侧桶底土体达到极限状态。由于下桶内部有较多隔墙,假定下桶结构与桶内土体协同变形,即桶与桶内土体看作一个整体。基于上述假设,通过解析的方式,推导了桶壁土压力及摩阻力、桶底土反力及摩阻力的表达式,建立了沉入式桶式基础防波堤满足抗倾覆稳定性要求的三维计算方法。通过数值分析与离心机试验对比,验证了本文抗倾覆稳定性计算方法的可靠性。     

板桩式海堤结构有限元数值模拟分析

为改变浙江沿海海堤功能单一,土石料用量大的缺点,开展新型海堤结构研究。对板桩式海堤结构进行有限元数值模拟研究,分析在竖向荷载及回填土压力作用下,结构的变形及承载能力。可以得出,桩土的位移量均不大,土体未发生明显的塑性变形,桩身应力不大,可进行实际工程的应用。     

桶式基础气压模型试验和有限元分析

桶式基础结构是一种适用于软土地基的新型海工结构。为保证结构的可靠性,已对桶式基础使用期的承载力、稳定性和水动力特性进行了大量试验研究,但施工阶段的性状并未得到足够关注。为此制作了1∶8的小比尺模型并进行室内试验,研究设计规定的正压和负压下结构模型的内力、变形和气密性,获取了测点应变-加载时间的关系曲线。采用通用有限元软件ABAQUS对模型进行了弹性有限元分析并与试验结果比较。研究表明,桶式基础模型能承受设计规定的正压力和负压力,模型混凝土和钢筋应变变化规律与加压规律大体相符;弹性有限元分析结果与试验结果基本吻合。     

隧洞开挖施工的数值模拟研究

对隧洞进行地勘调查,通过数值模拟还原整个隧洞开挖和施工过程,对隧洞开挖的效果及对周围岩土体的影响进行安全评估。研究结果表明,隧洞开挖施工过程效果良好,且不会对隧洞周围岩土体的位移造成不良影响,隧洞受力也控制在合理范围内。     

隧洞开挖施工的数值模拟研究

为了分析隧洞开挖对周围岩土体位移造成的影响,结合某隧洞工程,对该隧洞进行地勘调查,通过数值模拟还原整个隧洞开挖和施工过程,结合数值模拟结果,对隧洞开挖效果及对周围岩土体的影响进行安全评估。研究结果表明,该隧洞开挖施工过程效果良好,不会对隧洞周围岩土体的位移造成不良影响,隧洞受力也控制在合理范围内。研究结果可为类似隧洞开挖提供参考。     

海上风电吸力桶导管架基础施工技术研究

以大连庄河海上风电项目为例,开展了对海上风电吸力桶导管架基础施工工艺、沉贯安装关键技术及施工过程中的监测内容、监测方法及精度控制等深入研究,提出了对测量精度、质量检验与验收的要求与注意事项.解决了海上风电吸力桶导管架基础施工诸多技术问题,可供类似工程借鉴.     

竖缝式鱼道水流结构的数值模拟

对竖缝式鱼道的水流结构进行了数值模拟计算,系统研究了鱼道水池长宽比和隔板墩头布置体型对水池内水流流态的影响。研究表明,鱼道水池长宽比是影响竖缝式鱼道水流结构的主要控制因素,长宽比在8∶8～10.5∶8的范围内,可以获得较好的流态。研究还表明,隔板是否设置墩头对水流结构的影响有限,从避免漂浮物滞留与防止泥沙淤积角度看,在实际的鱼道工程中可考虑不设隔板墩头。     

应力路径对隧道开挖数值模拟的影响分析

在岩土体中开挖隧道时,由于卸载产生的应力路径非常复杂,为了准确获得隧道开挖时的力学响应,在数值分析中应合理考虑卸载产生的应力路径变化.FLAC和PLAXIS是岩土工程中两种具有代表性的数值分析软件,其中FLAC的计算原理为显式有限差分法,PLAXIS则为隐式有限元法.用这两种软件分析隧道开挖问题时,由于采用的计算原理不同,计算出来的屈服单元分布有明显差异.对这种结果产生的力学机理进行了分析,并且给出了模拟隧道开挖时选择数值软件的一些建议以及数值模拟过程中应注意的一些问题.用一个算例验证了应力路径对隧道开挖数值模拟结果的影响.     

某灌区改造工程闸门基坑开挖施工数值模拟研究

此次工程主要内容为对巴依托海渠、包孜渠、库逊渠、东干渠节水进行改造工程。为了保证灌区提升改造闸门基坑开挖施工的顺利进行,模拟基坑开挖位移和沉降过程。采用MIDAS GTS数值模拟技术还原整个施工过程,通过总体位移和沉降位移对基坑的排水效果和支护措施进行评估,结果表明,整个开挖过程施工、排水和支护控制得较好,达到了理想的基坑开挖效果。     

连云港徐圩港区码头及驳岸结构选型

通过对连云港徐圩港区驳岸结构选型的研究,讨论影响驳岸结构型式的主要因素。对比爆破挤淤堤、全清淤抛石堤、塑料排水板+砂被抛石斜坡堤和桶式基础结构堤等4种驳岸结构的特点、适用条件、对应码头的结构形式和主要经济技术指标,认为桶式基础结构组合高桩梁板结构方案最适宜徐圩港区的建造发展,而且该方案在资源节约和保证投资效益等方面也有优势。为实现工程综合投资成本最低、效益最大化的目标,基于可行的驳岸结构,比较了与斜坡堤和直立堤分别对应的3种码头结构形式,结果表明,满堂码头桶式基础方案投资效益最优。研究结果可供淤泥质海岸挖入式港区的驳岸结构选型借鉴参考,为浅水深用海域的水工结构设计提供新视角。     

活动式导流板导流效果的数值模拟分析

为了对活动式导流板的导流效果进行深入研究,在现有研究的基础上,建立了二维流函数-涡量数值模型,研究了不同长度垂直布置的单个导流板的流速场和涡量场.结果表明:导流板上游面流速逐渐增大,板头处最大,流向也逐渐改变;导流板后出现回流,旋涡区范围随导流板占河段宽度比例的加大而加大,涡量在导流板板头处较大.     

上拔荷载作用下扩展基础的颗粒流数值模拟

对砂土地基上承受上拔荷载作用的扩展基础进行颗粒流数值模拟，并与物理模型试验结果进行了对比。应用PFC2D程序，用细观力学的方法研究上拔荷载作用下砂土的颗粒结构分布、颗粒速度的变化。通过对剪切带颗粒速度的考察，分析颗粒间的咬合摩擦和滑动摩擦，判定出土中滑裂破坏面的位置。数值模拟分析了上拔荷载-基础位移曲线。通过实验室模型试验和现场原型试验，测得土中滑裂破坏体为曲面锥台与圆柱的组合体，其破裂面与颗粒流数值模拟的结果符合良好，并分析了荷载-位移关系。细观力学数值模拟的土中滑裂破坏面和荷载-位移关系能反映物理实物试验的宏观力学特性。     

负压桶基础沉贯试验研究与分析

作为新型基础,负压桶基础具有较好的技术经济性。针对负压桶施工关键控制指标土塞隆起率的控制,通过开展粉质黏土中的负压桶沉贯模型试验,研究不同负压加载模式对施工效率及土塞隆起率的影响。试验加载负压均位于DNV规范方法获得的所需负压和临界负压之间。相同贯入深度条件下,消散模式施加的负压值大于持荷模式,且较大单级荷载下的负压消散模式在保持一定施工效率的同时,对土塞隆起率的控制效果较优。理论分析表明,深度变化率越大内侧摩阻力越大,土塞越难以形成,并从超孔隙水压力结果解释了负压消散模式下的土塞隆起率降低机理。土压力分析结果表明:负压消散模式下桶内土体对桶壁的有效应力高于负压保持加载模式,前者的侧摩阻力也更大。     

长隧道独头掘进压入式施工通风数值模拟

在长隧道施工中,通风问题往往成为影响其爆破周期的重要因素。基于计算流体力学理论,对压入式通风气流运动采用三维紊态RNGk-ε湍流模型进行三维数值模拟。通过对某公路隧道模型的计算分析,得到了施工期隧道内流场和浓度场随时间在洞内的分布变化规律。研究表明,爆破后的有害气团在隧道内的运动可总结为＂移动＂和＂扩散＂的过程,移动的结果使有害气团从爆破掌子面向洞口排出,扩散的结果使有害气团在移动的过程中逐渐扩大范围并稀释。另外,根据CO的进入浓度和允许浓度对工作人员的进洞时间进行了研究。