学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

波浪荷载作用下新型防波堤结构与软土地基相互作用研究

作　者: 蒋敏敏
导　师: 蔡正银
学　校: 南京水利科学研究院
专　业: 岩土工程
关键词: 波浪-防波堤-地基相互作用箱筒型基础防波堤土工离心模拟软土动力性质循环荷载后不排水静力性质有限元数值分析
分类号: TU442
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 297次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着深水防波堤的大规模兴建,对于波浪-防波堤-地基相互作用问题的研究显得越来越重要。箱筒型基础防波堤是一种适用于深水、大波浪荷载和软弱地基等条件的新型防波堤。它与离岸工程中常用的重力式结构和板桩结构等的工作机理有较大的区别,不仅依靠结构基础的挡土作用维持稳定性,还依靠复杂的土与机构相互作用来维持稳定。本文以天津港新型的箱筒型基础防波堤为背景,通过土工离心模拟技术、土体静动三轴试验和有限元数值模拟等手段对波浪荷载作用下复杂防波堤结构与软土地基相互作用的问题进行了研究,主要工作包括如下几个方面:(1)在离心试验中,通过对防波堤施加静荷载以初步模拟波浪荷载的作用,研究在模拟波浪的静荷载作用下新型箱筒型基础防波堤与地基相互作用的问题,探讨防波堤的静力位移特性、稳定性和地基中孔压发展,以及地基土体强度对其影响。(2)通过研制在离心机中施加非接触式周期性循环荷载的加载设备,实现在离心试验中对防波堤结构施加周期性循环荷载,以模拟波浪荷载的作用,研究在循环荷载作用下箱筒型基础防波堤与地基相互作用的问题,探讨在循环荷载作用下的动态位移、动态孔压响应、防波堤位移模式以及循环荷载的作用对箱筒型结构周围地基土体强度的影响等问题。(3)利用循环三轴试验研究波浪荷载作用下软土的动力性质,通过对土样施加循环荷载的作用,探讨累积轴向应变、平均孔压、弱化指数的发展规律,分析循环荷载后各物理量的关系以及循环周期对各物理量的影响。(4)通过循环荷载后静三轴试验研究波浪循环荷载对土体静力性质的影响,分析循环荷载的作用对土体有效应力路径、孔压的影响,以及循环荷载后静模量的弱化性质,并探讨了循环荷载对不排水静强度的影响。(5)利用ABAQUS有限元软件模拟箱筒型基础防波堤与地基的相互作用问题,分析了不同基础筒高度、压重下,箱筒型基础防波堤与地基土体在静荷载作用下的应力应变、位移和土压力等的变化。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第一章绪论  12-31
  1.1 研究背景和意义  12-13
  1.2 波浪动荷载作用下结构与地基相互作用研究进展  13-22
    1.2.1 理论分析研究  13-15
    1.2.2 物理模型试验研究  15-18
    1.2.3 数值模拟研究  18-22
  1.3 循环荷载对饱和粘土性质影响的研究进展  22-29
    1.3.1 饱和软粘土的动力性质  22-25
    1.3.2 循环荷载后静力性质  25-29
  1.4 本文的研究思路和主要工作  29-31
第二章模拟波浪静力荷载作用下新型防波堤结构与软土地基相互作用的离心试验研究  31-52
  2.1 引言  31
  2.2 土工离心模拟的基本原理和设备  31-34
    2.2.1 离心模拟的基本原理和相似准则  31-32
    2.2.2 离心模型试验设备  32-34
  2.3 箱筒型基础防波堤工程  34-37
    2.3.1 软土地基上的新型防波堤结构特性  34-35
    2.3.2 水文地质条件  35-36
    2.3.3 防波堤上的波浪荷载  36-37
  2.4 模型的设计与制作  37-40
    2.4.1 模型比尺  37-38
    2.4.2 地基土体的模拟  38-39
    2.4.3 防波堤结构的模拟  39-40
  2.5 试验方案和模型的布置、测量  40-42
    2.5.1 模型试验方案  40-41
    2.5.2 模型的布置、测量  41-42
  2.6 模拟波浪静荷载作用下新型防波堤结构与地基相互作用规律  42-46
    2.6.1 防波堤结构的位移发展  43-45
    2.6.2 地基土体中孔压的变化  45-46
  2.7 地基土体强度对新型防波堤与地基相互作用的影响  46-50
    2.7.1 地基土体强度对防波堤位移的影响  47-50
    2.7.2 地基土体强度对孔压的影响  50
  2.8 本章小结  50-52
第三章模拟波浪循环荷载作用下新型防波堤结构与软土地基相互作用的离心试验研究  52-73
  3.1 引言  52
  3.2 波浪循环荷载模型试验加载系统  52-55
    3.2.1 波浪循环荷载特性  52-53
    3.2.2 加载设备  53-54
    3.2.3 实时测控系统  54-55
  3.3 模型试验的设计与布置  55-59
    3.3.1 模型的设计与制作  55-56
    3.3.2 模型试验方案  56-57
    3.3.3 模型的布置与测量  57-59
  3.4 模拟波浪循环荷载作用下新型防波堤结构与土体相互作用规律  59-71
    3.4.1 防波堤的位移  59-68
    3.4.2 地基土体中的孔压发展  68-70
    3.4.3 地基土体强度的变化  70-71
  3.5 本章小结  71-73
第四章波浪循环荷载作用下饱和软粘土的动力性质  73-92
  4.1 引言  73
  4.2 试验概况  73-77
    4.2.1 试验方法与内容  73-75
    4.2.2 试验土体  75
    4.2.3 试验设备  75-76
    4.2.4 循环荷载试验参数定义  76-77
  4.3 循环应力幅值和固结应力的影响  77-86
    4.3.1 轴向动应变发展模式  77-81
    4.3.2 动孔压增长模式  81-82
    4.3.3 动模量的弱化性质  82-86
  4.4 循环周期的影响  86-91
    4.4.1 轴向动应变发展模式  86-88
    4.4.2 动孔压增长模式  88-89
    4.4.3 动模量的弱化性质  89-91
  4.5 本章小结  91-92
第五章波浪循环荷载对饱和软粘土静力性质的影响  92-104
  5.1 引言  92
  5.2 试验概况  92-93
  5.3 循环荷载后有效应力路径变化  93-94
  5.4 循环荷载后孔压发展  94-97
    5.4.1 循环荷载后孔压值  94-96
    5.4.2 循环荷载后孔压系数  96-97
  5.5 循环荷载后静模量的性质  97-101
    5.5.1 循环荷载对静模量的影响  97-99
    5.5.2 模量弱化的拟合  99-101
  5.6 不排水强度性质  101-103
  5.7 本章小结  103-104
第六章箱筒型基础防波堤与地基相互作用的有限元数值模拟  104-123
  6.1 引言  104
  6.2 有限元分析软件ABAQUS简介  104-105
  6.3 箱筒型基础防波堤有限元分析模型  105-110
    6.3.1 土体与结构的模拟  105-108
    6.3.2 计算模型的建立  108-109
    6.3.3 初始地应力场的模拟  109
    6.3.4 分析计算过程  109-110
  6.4 数值计算结果分析  110-122
    6.4.1 计算方案  110
    6.4.2 防波堤和地基土体的位移与变形  110-117
    6.4.3 基础筒上的土压力  117-122
  6.5 本章小结  122-123
第七章结论与展望  123-126
  7.1 主要工作和结论  123-124
  7.2 主要创新点  124-125
  7.3 展望  125-126
参考文献  126-132
攻读博士学位期间发表学术论文和参加科研情况  132-133
致谢  133

波浪荷载作用下新型防波堤结构与软土地基相互作用研究

内容摘要

全文目录

相似论文