水平荷載作用下鰭樁的承載力性能分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟技術(shù)的高速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境問題日益突顯，如何高效的利用有限的資源和空間成為人們關(guān)注的焦點，對于建筑工程師們，這樣的問題同樣被他們所思考?，F(xiàn)在，建筑高度不斷增加，結(jié)構(gòu)設(shè)計師對于建筑地基基礎(chǔ)提出了更高的要求，樁基礎(chǔ)由于其優(yōu)異的承載性能被建筑業(yè)廣泛應(yīng)用。近年來，近海風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速崛起，由于海上風(fēng)電場復(fù)雜的環(huán)境因素使得單樁的建設(shè)條件和荷載條件更加復(fù)雜，對于樁基礎(chǔ)設(shè)計的研究重點也從豎向承載力的控制過渡到有效控制樁基礎(chǔ)的水平位移，為了有效

2、的抵抗水平推力，采用在樁側(cè)加鰭片的方法，即“鰭樁”。作為海上風(fēng)電的新型樁基礎(chǔ)，其自重輕，構(gòu)造簡單，且樁側(cè)鰭片能夠明顯提高其水平承載能力，因此鰭樁具有重要的推廣和發(fā)展的意義。
　　針對海上風(fēng)機樁基礎(chǔ)的受力特性，有必要對水平荷載作用下大直徑薄壁鋼管鰭樁結(jié)構(gòu)進行深入而系統(tǒng)的理論分析和數(shù)值分析的研究，將為我國近海風(fēng)電場的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論依據(jù)和技術(shù)儲備。為此本文運用大型有限元軟件ANSYS對水平荷載作用下鰭樁的承載力特性進行了比較深入的

3、研究。本文主要從幾個方面進行研究:
　　(1)基于大型通用有限元軟件ANSYS，土體采用服從Drucker-Prager屈服準則的完全彈塑性本構(gòu)模型，樁體和鰭片用殼單元模擬來代替實體樁，通過建立一個系統(tǒng)的3D有限元模型，對受到水平荷載作用的鰭樁基礎(chǔ)進行分析。
　　(2)文章分析了在極限荷載作用下鰭樁（單樁）的P-Y曲線變化（荷載—樁頂位移曲線），考慮了鰭長，鰭寬，樁長和樁徑，以及鰭片位置和加載方向等多組變動參數(shù)對于鰭樁水平承

4、載能力的影響。并同時探討了在不同水平荷載作用下，土體彈性模量，土體泊松比，土體摩擦角，土體粘聚力等影響因素下，鰭樁和裸樁沿著樁身的位移和彎矩分布規(guī)律。得出了鰭樁相較于裸樁在抵抗水平承載力方向上有顯著提高，并且不同的影響因素對于鰭樁水平荷載能力影響的程度大小不同，其中鰭長對于其影響程度較大。
　　(3)由于在實際工程中，海上風(fēng)電基礎(chǔ)一般都是以群樁的形式出現(xiàn)的，因此文章還分析了1×2群樁結(jié)構(gòu)體系在水平荷載作用下的受力機理，重點對比了樁