不同排水条件下桶形基础上拔承载力特性及其计算方法研究

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1、不同排水条件下桶形基础上拔承载力特性及其计算方法研究StudyofUpliftCapacityofCaissonFoundationsunderDifferentDrainageConditions工程领域：岩土工程作者姓名：刘政卿)指导教师：孙立强副教授天津大学建筑工程学院二零一七年十一月中文摘要桶型基础作为一种海洋结构物的基础形式广泛的应用于海洋工程中，由于其独特的结构形式，使得桶型基础既可以承载向下的荷载也可以提供上拔力。其上拔力的大小与排水条件有很大的关系，桶形基础上拔过程中土体及桶内会产生一定的负孔压，根据负孔压的大小可将上拔过程分为排水条件、不排水条件和部分排水条件，不

2、同的排水条件地基破坏模式和桶形基础承载力计算方法不同。桶形基础上拔过程中的排水条件取决于桶的几何尺寸、上拔速率以及土体的固结系数，为了综合考虑这些因素的影响，本文通过数值计算的手段建立了桶形基础不同几何尺寸（不同长径比）的有限元计算模型，采用不同的归一化的上拔速率对桶形基础上拔承载特性进行研究，通过研究得出不同排水条件下上拔承载力的计算方法，具体研究内容与成果如下：（1）采用有限元软件ABAQUS，建立数值模型模拟了不同长径比桶形基础几何模型，对不同排水条件下桶形基础上拔破坏模式进行研究，分别给出了排水条件、不排水条件以及部分排水条件下桶形基础上拔过程中的破坏模式和承载力组成。（2

3、）总结并验证了排水条件和不排水条件下承载力的计算方法，提出了部分排水条件下上拔承载力与归一化上拔速率之间的关系，最终给出了能够考虑上拔速率、桶基长径比、土的不排水强度以及土体固结系数的部分排水上拔承载力的计算方法。（3）通过研究提出了预压荷载固结条件下桶形基础在三种排水条件下的承载力计算方法，研究成果表明土体的固结对桶形基础上拔承载力具有一定的影响。（4）计算了均质土和非均质土等不同土质条件下的极限承载力，探究了土质强度分布规律对于桶形基础上拔排水条件的影响。关键词：桶形基础，上拔承载力，排水条件，预压荷载,部分排水，负孔压IABSTRACTThesuctioncaissonisw

4、idelyusedinoceanengineering.Onaccountofitsspecialstructureform,thesuctioncaissoncannotonlybeardownwardloadbutalsoprovideupliftbearingcapacity,theupliftbearingcapacitydependsondrainageconditions.Negativeporepressurecanbegeneratedduringuplift.Accordingtothedissipationofnegativeporepressure,wecan

5、considertheupliftisunderundrained,partiallydrainedandfullydrainedcondition.Thepulloutrate,foundationsizeandcoefficientofconsolidationareconsideredandnumericalmethodsareadopttoimitatethesuctioncaissonupliftproblem.Differentbearingcharacteristicsunderdifferentnormalizedupliftvelocityisinvestigat

6、edandthemethodtocalculateupliftbearingcapacityispresented.Specificresearchcontentsandresultsareasfollows:(1)ByfiniteelementsoftwareABAQUS,thenumericalmodelissetuptosimulatethedifferentL/Dsuctioncaissonunderdrainageconditions,bearingcapacityandbrokenmodelindifferentdrainageconditionsarestudied.

7、(2)Thispapersummarizesthecalculatemethodofupliftcapacityunderundrainedandfullydrainedcondition.Therelationshipbetweenthepulloutrate,foundationsizeanddrainageconditionsarepresented.Consideringupliftvelocity,length-diameterratio,soilstren