软土中单桶基础竖向循环承载力的模型试验.pdf

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1、2011年第11期海洋开发与管理软土中单桶基础竖向循环承载力的模型试验曲延大，王建华(1．中海油田服务股份有限公司天津300451；2．天津大学岩土工程研究所天津300072)摘要：利用真空预压法制备了一个大尺寸软土模型试验土池，针对两种不同直径桶型基础，进行了多组竖向静荷载与循环荷载共同作用下单桶基础承载力的模型试验，研究了软土中单桶基础循环承载力的变化。研究结果表明，如果基础受到的竖向总荷载比小于0．85，则循环荷载作用下基础的竖向累积沉降随循环次数的变化趋势是安定的；如果竖向总荷载比大于0．9，那么

2、基础的竖向循环累积沉降将逐渐增加，并最终导致基础破坏；如果竖向总荷载比接近或大于1．0，基础的循环累积沉降发展加快，而且此时竖向静荷载越大，竖向循环累积沉降发展就越快。依据模型试验结果可以得出，竖向静荷载与循环荷载共同作用下，软土中单桶基础的循环承载力大约为静承载力的8O左右。关键词：桶型基础；模型试验；循环承载力；海洋平台基础；软土地基桶型基础是海洋平台一种重要的基础，由构关系，分析地基循环承载力特点是能够跟踪于其造价低、可移动，很适合在海洋软土海床循环应力路径，较直观描述地基的循环破坏过中使用。尤其是

3、在边际油田的开发中，更能发程。但是，由于波浪引起的循环荷载次数成百挥其可移动的特点。海洋平台经常会承受来自上千，采用这种方法不但计算量巨大，还可能风浪和冰等循环荷载的作用，评价循环荷载作会由于计算误差的积累导致计算结果不收敛。用下软土中桶型基础的承载力是桶型基础设计需要注意的是，利用上述这些方法得出结果的的一项重要内容。合理性尚缺乏模型试验验证。评价循环荷载作用下桶形基础承载力的方进行软土中桶型基础循环承载力模型试验法有：①拟静力循环强度分析法_1]。该方法的主要困难在于：软土层的制备周期长，试验通过定义

4、土单元的循环强度，将荷载对土体的必须具备专用的超低频循环加载装置，而且由循环作用等效为土体强度的改变。进而依据土于一次制备的模型试验土层需要多次使用，很动力试验建立的循环强度随循环平均应力变化难保证每一次模型试验具有完全一致的土性条的关系，由地基不同土单元的循环平均应力确件。因此，关于软土中桶型基础循环承载力的定相应的循环强度，再通过有限元计算分析静模型试验报道较少。荷载与循环荷载共同作用下地基的循环承载力。鉴于以上分析，本研究利用真空预压方法②拟静力二维极限平衡法L5]。利用此方法分制备了一个大尺寸模型

5、试验软黏土土池，采用析桶型基础的循环承载力，需要将三维问题转电气伺服超低频循环加载装置，进行了软土中换成二维问题，尽管已有的一些工作表明这种单桶基础在竖向静荷载与竖向循环荷载共同作转换是可行的，但是这种方法不能很好反应地用下的承载力模型试验。本研究目的在于通过基土与基础之间的相互作用。③依据各向异性模型试验对软土中桶形基础循环承载力的变化增量弹塑性理论，建立描述软土循环特性的弹有一个定量认识，同时也为评价软土中桶型基塑性本构关系，借助增量弹塑性有限元方法分础循环承载力方法的合理性提供一些可供验证析地基的循

6、环承载力[9。利用循环弹塑性本的模型试验数据。*基金项目：国家自然科学基金项目(50879055)第ll期曲延大，等：软土中单桶基础竖向循环承载力的模型试验95器3测量给基础施加的竖向静荷载与竖向循环(4)当最终竖向静荷载作用下的竖向位移稳荷载，同时力传感器采集的信号也作为伺服控定后，仍然参考基础的静承载力，再给基础制反馈信号进行精确的加载控制。利用差动变施加竖向循环荷载，直到基础的竖向静沉降压器式位移传感器2(LVDT)测量基础在竖向与循环累积沉降达到规定的破坏标准为止。对静荷载作用下的竖向沉降以及在竖

7、向循环荷载于为达到破坏标准的试验，最大循环次数控制作用下的附加循环累积沉降。在2000次以内。试验过程中，利用计算机A／D1．2试验步骤转换技术记录竖向循环荷载时程与循环沉降时程。计算结果表明，桶型基础的竖向循环承载(5)每次试验后，利用正压将桶拔出土层，力取决于循环荷载作用前基础受到的竖向静荷然后对试验处的土层进行平整并静置恢复3天载。为此选择不同的竖向静荷载分别进行循环后再进行下一次试验。承载力模型试验，具体过程如下。表2与表3分别给出了160mm直径桶、(1)利用负压方法将桶沉人软土中，为恢复270

8、mm直径桶模型试验的安排及试验结果。表沉贯过程对地基土体扰动带来的影响，基础沉中的d，。是循环荷载作用前静荷载作用下的竖向入地基后静置2天再进行试验。沉降，(，)r是竖向荷载作用后，达到预定的竖(2)为进行循环承载力试验，首先采用单调分向沉降破坏标准时需要的循环累积沉降，N是级加荷试验方法确定基础的竖向静极限承载力。桶在静荷载作用下的竖向沉降与循环荷载作用(3)施加循环荷载前，参考基础的竖直静承下的累积沉降与之和达到破坏标准时