大直徑薄壁圓筒結(jié)構(gòu)振動下沉過程瞬態(tài)動力有限元分析.pdf

1、插入式大圓筒結(jié)構(gòu)具有形式簡單、受力合理、施工便捷、造價低等優(yōu)點，非常適合我國現(xiàn)階段港口工程深水化大型化發(fā)展的需要。天津大學(xué)聯(lián)合其它科研單位多年來對此結(jié)構(gòu)形式在波浪、潮流及泥砂沖淤等荷載影響下的承載與破壞機(jī)理進(jìn)行了大量研究，形成了較為成熟的分析方法，并成功地進(jìn)行了推廣實施。然而，對振動下沉施工過程中軸向激振力作用下筒體與土體間的相互作用機(jī)理、筒身應(yīng)力應(yīng)變及大圓筒可打入性等問題一直缺乏全面深入的研究，這制約了大圓筒結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

2、 本文應(yīng)用彈性應(yīng)力波理論、土動力學(xué)理論和非線性數(shù)值分析方法，結(jié)合長江口深水航道治理二期大直徑薄壁圓筒結(jié)構(gòu)試驗段工程數(shù)據(jù)，對簡體振動下沉過程進(jìn)行了研究，建立了非線性彈簧元數(shù)值模型。并進(jìn)一步探討了用塊體元模擬大圓筒結(jié)構(gòu)振動下沉連續(xù)過程的可行性。主要研究工作如下： 1.分析了大圓筒振動下沉過程中土與結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)理，揭示了大圓筒振動下沉和筒身應(yīng)力的典型影響因素。 2.結(jié)合振動下沉現(xiàn)場實驗，應(yīng)用應(yīng)力波理論，建立了振動荷載作

3、用下的大圓筒結(jié)構(gòu)的非線性粘彈塑性彈簧元的瞬態(tài)動力學(xué)數(shù)值模型，進(jìn)行大圓筒振動下沉全過程計算分析。 3.結(jié)合實際工程對大圓筒結(jié)構(gòu)的可打入性和混凝土筒體控制應(yīng)力進(jìn)行分析，以確定筒體在振動下沉過程中的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，為筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。 4.進(jìn)行了大圓筒下沉施工過程激振力參數(shù)的優(yōu)化，確定使筒身結(jié)構(gòu)應(yīng)力最優(yōu)的下沉施工動力參數(shù)。 5.探討了應(yīng)用實體元模擬土體進(jìn)行大圓筒振動下沉過程有限元分析的方法。利用ALE方法模擬土體大變