考慮軟粘土循環(huán)弱化效應(yīng)的重力式防波堤地基承載力分析.pdf

1、近年來我國港口事業(yè)蓬勃發(fā)展，呈現(xiàn)出大型化、深水化等特點。大部分建港條件優(yōu)越的天然海岸線已被開發(fā)利用，新建防波堤工程往往需要在自然環(huán)境更為不利的海域進(jìn)行，其波浪條件惡劣，地基也多為軟粘土。因此，循環(huán)荷載作用下，由于軟粘土發(fā)生弱化效應(yīng)而導(dǎo)致地基承載能力下降，影響結(jié)構(gòu)安全使用是亟待解決的問題。為此，本文結(jié)合天津港、煙臺港軟粘土的強(qiáng)度弱化動態(tài)規(guī)律，研究了波浪循環(huán)荷載作用下防波堤結(jié)構(gòu)地基中軟粘土的弱化狀況，并在此基礎(chǔ)上分析了軟粘土地基的承載特性。

2、主要工作包括以下幾方面內(nèi)容：
　　1．通過等效超固結(jié)比理論，將軟粘土的孔壓發(fā)展模與抗剪強(qiáng)度折減規(guī)律結(jié)合，擬合得到了軟粘土抗剪強(qiáng)度隨圍壓、初始靜偏應(yīng)力、循環(huán)動應(yīng)力以及循環(huán)周次變化的弱化規(guī)律，該規(guī)律反映了軟粘土強(qiáng)度在整個動態(tài)循環(huán)中的弱化過程。
　　2．通過對ABAQUS進(jìn)行二次開發(fā)，編寫軟粘土材料強(qiáng)度參數(shù)隨預(yù)設(shè)場變量變化的USDFLD用戶子程序，將軟粘土強(qiáng)度循環(huán)弱化規(guī)律體現(xiàn)在土體材料的兩項強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角?和粘聚力c的動態(tài)變化上

3、，使地基中不同位置處各個軟粘土材料單元的?、c指標(biāo)根據(jù)單元的動應(yīng)力水平、靜應(yīng)力水平，隨著循環(huán)荷載作用周次而發(fā)生實時衰減，從而將軟粘土強(qiáng)度弱化規(guī)律引入有限元模型中。
　　3．通過定義地基承載力折減系數(shù)?K，表征考慮軟粘土循環(huán)弱化時地基承載力的整體降低水平，并擬合得到了?K與波浪動荷載、結(jié)構(gòu)物引起的靜荷載以及基床底寬之間的關(guān)系。從而由不考慮循環(huán)弱化的地基承載力安全系數(shù)KNW和地基承載力折減系數(shù)?K，可得到考慮循環(huán)弱化的地基承載力安全系

4、數(shù)KW，進(jìn)而可利用KW對考慮軟粘土弱化的地基承載力進(jìn)行判別。
　　4．針對半圓型防波堤結(jié)構(gòu)，結(jié)合天津港軟粘土強(qiáng)度弱化的動態(tài)規(guī)律，建立了考慮軟粘土循環(huán)弱化效應(yīng)的動力有限元模型，分析了波浪循環(huán)荷載作用下半圓堤結(jié)構(gòu)地基中軟粘土的弱化狀況，進(jìn)一步研究了不同波浪力大小、箱內(nèi)填砂量、基床底寬、換填厚度等因素對軟基弱化的影響。在此基礎(chǔ)上，對考慮軟基弱化的半圓堤地基承載性能進(jìn)行了研究，并與未考慮軟基弱化的情況進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)軟粘土循環(huán)弱化效應(yīng)對地