基于码头水平承载桩非线性数值模拟分析

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1、论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：姚军日期：2013年3月25日学位论文使用授权声明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关部门或机构送交并授权其保存

2、、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。研究生签名：姚军导师签名：汪宏日期：2013年3月25日日期：2013年3月25日摘要摘要桩基经历了漫长的发展之后，已经成为基础结构中的主要形式。尤其在经济快速发展的今天，大型超高层建筑、港口码头枢纽以及海上石油平台等复杂结构的出现，桩基础结构受力多样化，日趋复杂。关于桩承受竖向荷载，学者们已经做了大量的研究并得出了成熟的理论，但关于桩基承受水平荷载的研究尚不够成熟，本文通过泉州港码头工程中的实际地质

3、资料、气象资料、桩基做研究背景，运用有限元分析软件ANSYS建立单桩、群桩模型，通过计算桩基水平位移来分析桩土之间相互作用关系，研究桩基在水平荷载作用下的工作规律，用来指导桩基在实际工程中应用，达到安全、经济的效果。本文先描述了水平承载桩国内外的发展历史以及一些研究水平承载桩的经典方法，为后文桩基特性分析做铺垫。由于桩土材料的特殊性，桩土在水平荷载的作用下呈非线性变形，非线性计算具有很高的复杂性，所以本文对非线性知识进行介绍。大型通用有限元软件ANSYS是本文运用的主要软件，三维仿真模拟是本文核心内容，本文详细描述了桩土模型的

4、建立和计算过程，从材料单元选取，网格划分，接触单元设置，一直到计算过程，都进行了详细的介绍以及过程操作的理由和参考标准。本文主要通过有限元计算，然后从后处理中提取大量计算数据进行分析、总结规律。有限元计算分析主要分为两大块，第一块研究单桩在水平荷载作用下的工作特性，分别计算在不同桩径D、桩入土深度L、土体模量E、竖向荷载F时，单桩水平位移，拟合位移数据总结单桩工作规律；第二块在研究单桩水平承载性能的基础上研究群桩，在不同工况下，分别计算群桩基础水平位移，然后分析桩数N、桩距S、桩径D、桩入土深度L、土体模量E对群桩基础水平位移

5、和群桩效应的影响，用函数表达即yF(N,S,D,L,E)，不仅要考虑水平位移的大小，还要考虑群桩效应对水平承载力的影响。为了验证计算的正确性，本文通过大量数据处理和土力学基本知识，对前人关于桩位移公式进行修正，对原公式系数进行修改，并将ANSYS和修正公式计算出的桩基位移进行比较，提高说服力。关键词：水平承载桩；非线性；桩水平位移；群桩效应；桩土接触设置；I江苏科技大学工学硕士论文IIAbstractAbstractAfterthepilefoundationthroughalongdevelopment,ithasbeco

6、methemainformofbasicstructure.Nowadayswiththerapiddevelopmentofadvanced,thereappearmoreandmorecomplexstructures,suchaslargehigh-risebuilding,porthubandoffshoreoilplatform,etc.Itleadsthepilefoundationstructurediversificationofforceandbecomingmorecomplex.thescholarsha

7、vedonealotofresearchaboutpileunderverticalloadandobtainedthematuretheory,butthestudyofpilefoundationunderhorizontalloadisstillnotmatureenough.Thisarticleusedtheactualgeologicaldata,meteorologicaldataandpilefoundationofQuanZhouportwharfengineeringastheresearchbackgro

8、und.UsingthefiniteelementanalysissoftwareANSYStoestablishmodelofthesinglepileandpilegroup.Analyzetheinteractionbetweenthepileandsoilandstu