多桶和多隔舱桶形基础复合承载特性研究与应用

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1、多桶和多隔舱桶形基础复合承载特性研究与应用Researchandapplicationoncapacitiesofmulti-bucketandmulti-compartmentbucketfoundationsonsoftclayundercombinedloading学科专业：水利工程研究生：王琰指导教师：肖忠副教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要随着人类对海洋资源和能源的急切需求，随着海洋油气和电力行业的急速发展，海洋资源的开发利用将迎来前所未有的发展和史无前例的挑战。以吸力式桶形结构为基础的进海路、防波堤、海上风机、海洋平台在软土地基上和恶劣海况条件下

2、开始得以应用，它承载优良、经济环保、运输快捷、安装简捷和可循环利用的优点使其具有广阔的市场前景和发展空间。港口和海洋工程中的吸力式桶形基础在软土地基上除承受自重荷载所引起的竖向荷载的长期作用外，也频频遭受环境荷载所引起的水平荷载和力矩的联合作用，然而国内外对它的承载特性和安全稳定等方面的理论探索仍然落后于工程实践，同时国内对它的理论探索和工程实践也仍然落后于国外，尤其是多桶和多隔舱桶形基础。本文建立了四桶基础海上风机和海洋平台，四桶基础进海路，箱筒型基础防波堤，圆矩型基础防波堤的有限元模型，计算了它们在单向加载作用下的极限承载力和复合加载作用下的破坏包络面，并论述了基

3、础间距、基础埋深、土体强度不均匀程度指标等因素对它们单向极限承载力和复合破坏包络面的影响。本文的主要内容有：（1）建立了四桶基础海上风机和海洋平台的有限元模型，计算了它们的竖向、水平、力矩极限承载力以及VH、VM、HM、VHM破坏包络面，论述了基础间距、基础埋深、土体强度不均匀程度指标和荷载方向对它们单向极限承载力和复合破坏包络面的影响。（2）建立了四桶基础进海路、箱筒型基础防波堤、圆矩型基础防波堤三种结构的有限元模型，计算了它们的竖向、水平、力矩极限承载力以及VH、VM、HM、VHM破坏包络面，论述了基础桶间距、基础组间距、基础埋深和土体强度不均匀程度指标对它们单向

4、极限承载力和复合破坏包络面的影响。（3）以天津港箱筒型基础防波堤为例，基于土体的Einav和Randolph软化和率效应模型，计算了它循环加载作用下的VHM破坏包络面，论述了基础埋深和土体强度不均匀程度指标对它循环加载作用下VHM破坏包络面的影响。（4）拟合了四桶基础海上风机和海洋平台，四桶基础进海路，箱筒型基础防波堤，圆矩型基础防波堤的单向极限承载力和复合破坏包络面公式，可为吸力式桶形基础在港口和海洋工程领域中的推广使用提供理论支持和设计依据。关键词：四桶基础，海上风机，海洋平台，进海路，箱筒型基础，圆矩型基础，防波堤，软土地基，极限承载力，破坏包络面IABSTRA

5、CTAstheurgentdemandofmankindformarineresourcesandenergy,andtherapidexpandofoffshoreoil,gasandpowerindustries,thedevelopmentandutilizationofmarineresourceswillfaceunprecedenteddevelopmentandchallenges.Suctionbucketfoundationsandothernewtypesofstructureshavebeenwidelyusedandrapidlydevelop

6、edintrestles,breakwaters,offshorewindturbinesandplatformsundersoftclayandseveremarineconditions,anditsexcellentbearingcapacity,economicalandenvironmentaladvantages,andtheadvantagesofbeingeasytotransport,installandrecyclehavewonbroadmarketprospects.Inadditiontothelong-termeffectofvertica

7、lloadcausedbyself-weight,suctionbucketfoundationsalsofrequentlysufferfromthecombinedactionofhorizontalloadandmomentcausedbyenvironmentalload.However,thetheoreticalexplorationoftheirbearingcapacity,safetyandstabilityisstilllaggingbehindtheengineeringpracticeinChinaandabroad,whil