考虑软土蠕变特性的高桩码头岸坡长期变形及稳定性研究

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1、考虑软土蠕变特性的高桩码头岸坡长期变形及稳定性研究Long-termdeformationandstabilityfortheslopeofopentypewharfonpilesconsideringthecreepagecharacteristicsofsoftclay学科专业：水利工程研究生：戈浩波指导教师：王元战教授天津大学建筑工程学院二零一七年十二月摘要近年来，我国沿海地区曾出现过多起由于码头岸坡土体蠕变变形所导致的高桩码头结构发生较大差异性变位，最终致使其重要构件出现开裂损伤的工程案例。另外，岸坡土体的蠕变特性不仅会使

2、码头-岸坡体系的变形情况更为复杂，而且还将会导致岸坡土体强度随时间而逐渐衰减。现阶段针对码头岸坡土体蠕变的相关研究大多数都集中在分析由于土体蠕变对码头岸坡变形特性的影响，并未考虑由此所引起的码头岸坡土体抗剪强度参数的时变特性。因此，有必要研究岸坡土体蠕变对强度的影响，进行高桩码头岸坡时变稳定性分析。本文先分析了高桩码头岸坡蠕变变形特征，然后考虑了软土蠕变导致的土体抗剪强度的衰减效应，建立了软土长期强度模型，并提出高桩码头岸坡时变可靠度算法，定量评估高桩码头岸坡的时变稳定性。本文的具体研究工作如下：1、建立了考虑软土蠕变影响的高桩码

3、头-岸坡相互作用的三维有限元模型，确定了桩土接触模拟方法，提出了蠕变计算的分析流程，分析了考虑软土蠕变影响的高桩码头岸坡的变形特征以及由于岸坡蠕变变形所导致的码头桩基变位和受力性状。2、岸坡土体的蠕变特性不仅会使岸坡的变形特征更为复杂，而且还将会导致土体强度随时间而逐渐衰减。因此，本文考虑土体蠕变对抗剪强度的影响，分析了土体长期强度破坏准则，基于Singh-Mitchell蠕变模型建立了高桩码头岸坡地基软土的长期强度模型，用以量化由于土体蠕变导致的土体抗剪强度参数随时间的变化规律。3、本文将时变可靠度理论与岸坡稳定性有限元批处理计

4、算方法相结合，提出了考虑抗剪强度指标时变特性的高桩码头岸坡时变可靠度评估方法。采用拉丁超立方抽样技术优化了传统的蒙特卡罗随机抽样方法，并且编写了有限元批处理程序，建立了岸坡可靠度分析与通用有限元软件的接口框架，提高了计算效率。基于本文算法定量评估了实例高桩码头岸坡的时变可靠度，探讨了岸坡稳定性的时变规律，并分析了土体抗剪强度指标的变异性、负相关性等因素对岸坡可靠度的影响。关键词：高桩码头岸坡，岸坡变形，稳定性，蠕变，有限元，时变可靠度IABSTRACTInrecentyears,manystructuresafetyproblem

5、soflargedifferencesinstructuredeformationduetothecreepdeformationofthesoilofthewharfslopewerefoundincoastalareasofourcountry,whicheventuallyledtotheoccurrenceofcrackingdamagetoitsimportantcomponents.Inaddition,thecreepagecharacteristicsofbanksoilwillnotonlymakethedefo

6、rmationofwharf-banksystemmorecomplicated,butalsowillleadtotheslopesoilstrengthgraduallydecaywithtime.Atthepresentstage,mostresearchesrelatedtocreepofsoilonwharfbankaremostlybasedontheanalysisoftheeffectofsoilcreeponthedeformationcharacteristicsofwharfbankslope,andthet

7、imedependentcharacteristicsofshearstrengthparametersofwharfbankslopecausedbyitarenotconsidered.Therefore,itisnecessarytostudytheeffectofsoilcreeponthestrengthoftheslopeandtoanalyzethetime-variantstabilityoftheslopeoftheopentypewharfonpiles.Inthispaper,thecreepdeformat

8、ioncharacteristicsoftheopentypewharfonpilesareanalyzedfirstly,andthentheattenuationeffectofsoilshearstrengthcausedbycreepofs