吸入式組合樁在水平和豎向拉力作用下的有限元分析.pdf

1、隨著海洋油氣開發(fā)和海上風(fēng)力發(fā)電的日益興起，海洋工程開始得到迅速發(fā)展，海洋開發(fā)也由近海開始逐漸向深海推進(jìn)，隨之而來的是深海各種地基給施工帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在深海中，各種新型的浮式結(jié)構(gòu)投入使用，與淺海平臺(tái)所產(chǎn)生的以豎直向下的荷載為主相比，浮式結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的是上拔荷載和水平荷載。因此，傳統(tǒng)的以受壓為主的樁基將面臨新的挑戰(zhàn)。近年來，吸入式樁作為一種經(jīng)濟(jì)有效的海洋結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)形式受到廣泛關(guān)注，相對(duì)于傳統(tǒng)的重力式基礎(chǔ)和鋼管樁基礎(chǔ)，吸入式樁適用于深海軟粘土

2、和砂土，同時(shí)能夠節(jié)省鋼材的用量、造價(jià)低、工期短和可以重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，這些特性使其具有更廣闊的發(fā)展空間。吸入式組合樁是由多個(gè)吸入式單樁組合而成，兼有吸入式單樁的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)還具有調(diào)節(jié)精度更高和更加穩(wěn)固的優(yōu)點(diǎn)。目前，針對(duì)不同荷載共同作用下吸入式組合樁的穩(wěn)定性和受力特性研究及其理論分析等方面仍處于探索階段。因此，對(duì)于吸入式組合樁基礎(chǔ)在不同荷載共同作用下的變形機(jī)理及承載特性開展深入而具體的理論分析和數(shù)值計(jì)算具有重要的科學(xué)意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文

3、采用大型有限元軟件ABAQUS進(jìn)行三維非線性數(shù)值分析，采用位移控制的方法，分別對(duì)均質(zhì)軟粘土地基中吸入式組合樁在不同加載模式下的破壞機(jī)制和承載特性進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明：
　?。?）在豎向上拔荷載作用下的吸入式組合樁，長徑比越大，樁被拔出時(shí)被帶出的土塞位移越大；不同樁間距的吸入式組合樁帶出的土塞位移相同。
　?。?）在水平拉力荷載作用下，隨著錨系位置的改變，吸入式組合樁會(huì)發(fā)生前傾轉(zhuǎn)動(dòng)破壞、平移滑動(dòng)破壞和后仰轉(zhuǎn)動(dòng)破壞三種不

4、同的失穩(wěn)破壞模式。
　?。?）長徑比越大，吸入式組合樁的抗拔極限承載力和水平承載力都會(huì)增大；樁間距越大，吸入式組合樁的水平承載力都會(huì)增大，但是抗拔極限承載力不變。
　?。?）隨著長徑比的增大，吸入式組合樁豎向和水平荷載下的破壞包絡(luò)線呈向外擴(kuò)張的趨勢(shì)，表明吸入式組合樁的極限承載力提高；對(duì)比不同樁間距的吸入式組合樁的破壞包絡(luò)線，只有當(dāng)ω＜45°時(shí)，包絡(luò)線才會(huì)向外擴(kuò)張，因此當(dāng)ω＜45°時(shí)承載力的才會(huì)提升；當(dāng)ω＞45°時(shí)，承載力的提