桶形基础弯矩承载力研究
吸力式桶形基础水平极限承载力研究
关
键
词： 桶形基础 ；水平极 限承载力 ；有 限元分析 ；极 限平衡分析 ；剪切 强度
文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ — １ ３ ７ ９ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ３ ． ０ ３ １
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｖ ３ ６
Ｖｏ １ ． ３ ６． Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｒ ．， ２ ０１ ４
ＹＥ Ｌ Ｌ ０Ｗ ＲＩ ＶＥ Ｒ
【 水 利 水 电工 程 】
吸 力式桶形基础水平极限承载 力研究
李振庆 ， 唐 小微 ， 邵 琪 一 ， 马 玲 ，
（ １ ． 大连理工大学 海岸和近海工程 国家重 点实验 室， 辽宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ； ２ ． 大连理工 大学 土 木工程学院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ４ ）
侧与土体发 生分 离； 桶形基础的水平极 限承载力 随着黏土 不排 水剪切 强度 的增 大而增大 ； 在有 限元 分析 的基 础上 ， 通过
极 限平衡分析 法得 出计 算该桶 形基 础水平极 限承载力的理论 求解公 式 ， 并通过与有 限元计算 结果进行 对 比验证 了该公
式 的适 用性 。
摘
要： 与传统重力式基础、 桩基础相 比 ， 桶形基础具有结构形 式 简单 、 造价低 、 便 于运输 、 可重复使 用等优 点 ， 而且其在
不 良软黏 土地基 中有 不可替代 的优 势。基 于有限元法和极 限平衡 法分析 了一 种新型桶形基础 的水 平极 限承载 力，桶 形基 础 以转 动破 坏为 主， 当处于极 限平衡 状 态时 ， 桶体后
笔者在桶土交汇处设置接触面由于桶体材料的强度远高于土21极限平衡法体强度因此较硬的桶面设为主动面较软的土面设为被动面极限平衡法最早是针对滑坡问题提出的一种通过求解安其中法向接触面采用硬接触切向接触采用罚函数摩擦系全系数确定边坡稳定性的二维分析方法
软土地基上桶(筒)型基础竖向承载力
载力 与 分 别 用 不 同经 典 地 基 承 载力 经 验 公 式 、 圆形 基 础 理 论 公 式 以 及 规 范 公 式 等 计 算 得 出 的筒 型 基 础 竖 向极 限 承 载力 进 行 比较 ， 得 出 在 不 同条 件 下 各 个 公 式 的适 用性 ， 为设计和施工计算提供参考． 关 键 词 ｉ桶 （ 筒） 型基础 ； 有限元模 型； 地基破坏模式 ； 竖 向 承 载 力
ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｋｉ ｎ ｄｓ ｏ ｆ ｆ ｏ ｒ ｍ ｕｌ ａ， ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｈｅ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｍｐ ｉ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｏｒ ｍｕ ｌ ａ ｏｆ ｂｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ — ｐａ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕｎｄ ａ ｔ ｉ ｏｎ， ｔ ｈｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｏｒ ｍｕ ｌ ａ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｏｒ ｍｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｒ ｏ ｕｎｄ － ｂａ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ — ｍ ｕｌ ａ， ｔ ｈ ｅ ａ ｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｂｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｖａ ｒ ｉ ｏｕ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｕｌ ａ ｓ ｕｎ ｄｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎｓ ｉ ｓ ｏ ｂｔ ａ ｉ ｎｅ ｄ． Ｉ ｔ ｐｒ ｏ ｖｉ ｄｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ ｃ ｏｎｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ．
吸力式桶型基础水平静力加载试验承载特性与稳定性分析
吸力式桶型基础水平静力加载试验承载特性与稳定性分析许建朋;陈旭光;姜育科【摘要】Due to the economy,reusability,easy installation,wide applicability and other characteristics,the suction bucket foundations are widely used as offshore wind power bases.In this study,the horizontal loading test of the suction bucket foundation in saturated sandy soil is carried out.We obtained the effects of different aspect ratio on the horizontal bearing capacity of the suction bucket foundation by dimensionless analysis.It is found that with the increase of the aspect ratio of the bucket,the horizontal bearing capacity and the limit dis-placement of the bucket are increased.In addition,we analyze soil pressure on the front and rear side of the bucket with depth and horizontal load.We also found that the bucket rotation point position is located be-tween 0.6 and 0.9 times the bucket height by using the displacement analysis method and the soil pressure a-nalysis method;and as the aspect ratio increases,the rotation point position moves upwards.%吸力式桶形基础由于其经济、可重复利用、安装方便、适用性强等特点被广泛利用于海上风电基础.本文通过饱和细砂土中吸力式桶型基础水平加载试验,运用无量纲化的分析方法对试验结果进行分析,探究了不同长径比对吸力式桶形基础的水平承载特性的影响,发现随着基础长径比的增大,其水平承载力与桶顶极限位移量均增大;分析了基础桶壁受力前后侧土压力随深度以及水平荷载的分布规律;利用位移分析法和土压力分析法计算转动点位置,对比发现两种计算方法得到的基础转动点位置均位于0.6~0.9倍的桶高之间;揭示了加载过程中基础转动点位置随长径比增大向上移动的变化规律.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】5页(P61-65)【关键词】吸力;桶型基础;无量纲化;长径比;位移;土压力;转动点【作者】许建朋;陈旭光;姜育科【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京 210098;河海大学江苏省岩土工程技术工程研究中心,南京 210098【正文语种】中文【中图分类】TU441由于全球能源危机、环境污染以及温室效应的加剧，海上风能作为一种重要可再生、清洁能源逐渐受到人们的关注，海上风电得到大力发展．而在复杂海洋环境下，海上风电基础的承载特性与稳定性直接影响到海上风电整体的结构安全．吸力式桶型基础[1]为上端封闭下端开口的筒体，可利用负压原理下贯至海底土层．近年来，由于其成本较低、安装方便、可回收利用的特点被广泛应用于海上风电基础．目前，国内外学者对于吸力式桶型基础已经有一定程度的研究．Byrne[2]基于牛津大学研制的加载系统，研究了吸力式基础在砂土中的承载力特性，采用水平和竖向的静载和循环荷载等组合荷载，得到吸力式基础的破坏包络面．Chen[3]比较了吸力式沉箱在正常固结和超固结土中的一系列离心机模型试验的结果，分析了其在静载和循环荷载作用下的抗拔承载力．Randolph[4]论述了水平和竖向荷载条件下粘土中吸力基础的分析技术和设计参数．讨论了水平和竖向荷载之间的相互作用，并且考虑诸如土壤的强度各向异性和施加的载荷对吸力式沉箱的水平承载力的影响．朱斌等[5]对吸力式沉箱在饱和淤泥中的吸力安装和横向承载力进行大型模型试验．试验结果表明：渗流效应影响基础在淤泥中的下沉，沉贯所需的吸力可以根据桶壁摩擦力和锥阻力很好地预测．李大勇等[6-8]对饱和细砂土中裙式吸力基础的承载力特性开展模型试验研究，试验选取不同裙高的吸力基础进行水平静力加载试验，分析了水平位移和土压力的变化．王建华[9]通过模型试验研究了桶形基础在竖向静载以及水平循环荷载共同作用下的承载特性，并与有限元计算结果相对比，发现竖向静载决定了吸力锚失稳时循环荷载的大小与次数．由此可见，国内外学者对吸力式桶型基础已经有了初步的研究，本文对吸力式桶型基础进行水平静载模型试验，并且对试验结果进行无量纲化处理，研究其承载特性以及稳定性的变化规律．1 吸力式桶型基础模型试验1.1 吸力式桶型基础模型吸力式桶形基础模型由主桶模型和加载杆固定端组成，加载杆固定端设置在主桶模型顶盖中央，如图1所示．模型的材料是圆钢，并打磨光滑，下部敞开，上部顶盖一侧设有排水孔．本文模型试验采用3个不同长径比的吸力式桶形基础模型，尺寸见表1．表1 桶形基础模型尺寸长径比[H/D]直径D/mm桶高H/mm桶顶盖厚T1/mm桶壁厚T2/mm0．52001001050．751501200图1 吸力式桶形基础模型1.2 试验地基试验所选地基为取自海滩的细砂土，颗粒级配如图2所示，其物理力学参数见表2．为保证试验过程中砂土地基的均质性，采用分层装填，同时采用渗流加静置固结，可以加速砂土固结．每次装填砂土10 cm，注水并使水位高于砂土，打开排水阀进行排水，利用渗流作用加速砂土固结．重复上述过程，最终完成40 cm高砂土地基的分层填筑．图2 砂土颗粒级配曲线表2 试验用砂物理参数类型比重孔隙比渗透系数/(cm·s-1)细砂2．520．5740．0021.3 水平静力加载试验方案图3为水平静力加载模型试验方案示意图．图3 水平静力加载模型试验方案示意图吸力式桶形基础模型及微型土压力计埋入砂土中；2只LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，分别标记LVDT1和LVDT2，LVDT1距离基础模型顶盖高90 cm，LVDT2距离基础模型顶盖高80 cm；静力加载高度是50 cm．水平静力加载模型试验，用砝码逐级加载，每级荷载为2 N，每级荷载作用下LVDT读数没有变化或者变化小于0.01 mm时，继续施加下一级荷载，直至基础模型失稳破坏．重复试验过程，直到完成3个不同长径比的吸力式桶形基础模型试验．2 水平静力加载模型试验位移试验结果分析将试验结果均做无量纲化处理[10]：水平荷载的无量纲表达式为F/2πR3γ、其中F 为水平静力，R为吸力式桶形基础模型半径，γ为试验砂土有效重度(由第二章土体参数算得9.46 kN/m3)；基础水平位移的无量纲化表达式为s/D，s为LVDT所测基础水平位移量，D为吸力式桶形基础模型的直径；基础桶顶位移的无量纲化表达式为S/D，S为基础桶顶水平位移量，D为吸力式桶形基础模型的直径；基础转动点位置的无量纲化表达式为h/H，h为转动点到桶形基础顶面之间的距离，H为吸力式桶形基础的长度(高度)．2.1 水平静载作用下吸力式桶形基础的荷载位移关系如图4所示为无量纲化下基础长径比分别为0.5、0.75和1时，吸力式桶形基础LVDT2处水平位移和水平荷载的关系曲线．图4 不同长径比的吸力式桶形基础水平荷载-位移曲线图由图4可知：对于不同长径比的吸力式桶形基础水平荷载-水平位移关系曲线的趋势基本相同，都可以分为3个阶段(弹性变形阶段、塑性变形阶段和失稳破坏阶段)，分析过程基本一致，将基础能承受的最大荷载定义为水平极限承载力．由图可知：长径比为0.5、0.75和1的吸力式桶形基础水平极限承载力分别为0.6、0.79和1.64．2.2 水平静载作用下吸力式桶形基础筒顶位移与荷载关系水平荷载作用下，假定吸力式桶形基础倾覆失稳时的运动形式是绕着基础中心轴上的某一点发生转动[11]，水平静力加载试验中，2支LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，可计算基础桶顶水平位移随荷载的变化关系．无量纲化下不同长径比的吸力式桶形基础桶顶位移随水平荷载变化曲线图如图5所示．图5 不同长径比吸力式桶形基础桶顶随水平荷载变化关系从图5可以看出，随着水平荷载的增加，在相同荷载水平下长径比大的基础桶顶水平位移量小于长径比小的位移量；达到极限水平荷载时，长径比为0.5、0.75和1所对应的桶顶水平位移量分别约为0.029、0.038和0.05，说明随着长径比的增加，基础能承受的变形量增大，基础桶顶极限水平位移量增加；当达到极限水平承载力时，吸力式桶形基础的水平位移一直增大，此时基础失稳破坏．按照破坏时基础最大水平位移量达到基础宽度的3%～6%作为水平位移破坏的标准[10]，可知实验结果基本与之吻合．2.3 吸力式桶形基础转动点变化规律水平荷载作用下，假定吸力式桶形基础倾覆失稳时的运动形式是绕着基础中心轴上的某一点发生转动[12]，水平静力加载试验中，2支LVDT位移传感器沿水平方向布置在加载杆受力方向后侧，可计算转动点的位置随水平荷载的变化关系．图6所示为无量纲化下不同长径比的吸力式桶形基础转动点随荷载变化曲线图，其中负号表示转动点在砂土表面以下．由图6可以看出，随着水平荷载的增大，基础转动点会向下移动，最后会趋于一个稳定的范围．吸力式桶形基础受到水平荷载作用时，主要的运动方式为转动，也会发生平动；结合基础荷载-位移曲线图分析，基础在弹性变形阶段和塑性变形前期阶段，由于基础变形位移量相对较少，平动所占的比例相对较大，所以转动点的位置变化较大；随着塑性变形的发展到失稳破坏阶段，基础的变形位移量逐渐增大，基础主要以转动为主，并逐渐成为完全转动，所以转动点的范围趋于一个稳定的范围．图6 不同长径比吸力式桶形基础转动点随荷载变化曲线图3 水平静力加载模型试验土压力试验结果分析吸力式桶形基础属于埋深小的宽浅式基础，基础前后侧受到的土压力按主动土压力和被动土压力考虑[13-14]．所测得的被动土压力是正值，测得的主动土压力是负值．通过土压力值的测量，得出被动土压力区和主动土压力区，并将相同埋深的基础前后侧土压力值相减，得到土压力的合力，土压力合力为0处则为基础转动点位置[15]．3.1 不同长径比吸力式桶型基础转动点位置图7～9分别为为长径比0.5、0.75、1的吸力式桶形基础土压力合力分布图．从图7可知：长径比为0.5的吸力式桶形基础的转动点位置在0.85倍桶高以下，在失稳破坏时会稍微向上移动，转动点位置的平均深度约为0.9倍桶高．从图8可知：长径比为0.75的吸力式桶形基础的转动点位置在0.7～0.9倍桶高之间，在失稳破坏时会稍微向上移动，转动点位置的平均深度约为0.8倍桶高．从图9可知：长径比为1的吸力式桶形基础的转动点位置0.6～0.65之间，转动点平均位置约为0.62倍桶高．图7 长径比0.5的吸力式桶形基础土压力合力分布图图8 长径比0.75的吸力式桶形基础土压力合力分布图图9 长径比1的吸力式桶形基础土压力合力分布图3.2 位移与土压力得到的转动点位置对比将2.3节位移分析得出无量纲化下吸力式桶形基础破坏时的转动点位置和3.1节土压力分析得到的数据汇总并对比，见表3．表3 不同长径比的吸力式桶形基础转动点汇总长径比[H/D]转动点位置范围位移分析土压力分析转动位置平均值位移分析土压力分析0．50．78～0．930．85～0．950．860．90．750．65～0．850．7～0．90．750．810．5～0．640．6～0．650．570．62由表3可知，通过位移分析和土压力分析得到的转动点位置差别不大，基本吻合．综合分析可知：水平静载作用下，长径比0.5的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.78～0.95倍桶高之间，长径比0.75的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.65～0.9倍桶高之间，长径比1的吸力式桶形基础的转动点位于基础顶面以下0.5～0.65倍桶高之间．随着基础长径比的增大，基础转动点的位置相对于桶高向上移动，但是都位于基础顶面以下0.6～0.9倍桶高之间．4 结论与建议本文通过无量纲化方法对吸力式桶形基础水平静力加载模型试验的结果进行详细分析．主要得出以下结论：1)吸力式桶形基础在水平静力加载过程中分为3个阶段：弹性变形阶段、塑性变形阶段和失稳破坏阶段．吸力式桶形基础的承载力和稳定性随长径比的增大而增大．2)不同长径比的吸力式桶形基础在水平静力加载过程中弹性变形阶段，桶顶水平位移量基本相同，均为0.004；桶顶极限水平位移量随着长径比的增大而略有增大；实验结果基本吻合整体刚性短桩水平承载破坏特性．3)通过位移和土压力分析分别得到的基础转动点位置变化规律，两者差别相对较小；随着基础长径比的增大，基础转动点的位置相对于桶高向上移动，但是都位于基础顶面以下0.6～0.9倍桶高之间．本文所得结论均为实验室内进行，还需要数值模拟或理论分析的验证．参考文献：[1] Ibsen L B. 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A Comparison of Field and Laboratory Tests of Caisson Foundations in Sand and Clay[J]．Géotechnique, 2006, 56(9)：617-626．[11] 孟昭瑛, 梁子冀, 刘孟家. 浅海桶形基础平台水平承载力与抗滑稳定分析[J]．海洋科学进展, 2000, 18(4):36-41．[12] Obrzud R,Truty A.The Hardening Soil Model-a Practical Guidebook[M].Zace Services Ltd,Lausanne,Switzerland, 2011．[13] 瞿小莉. 大直径圆筒结构土压力研究[D]．大连：大连理工大学, 2008．[14] 许英. 大直径薄壁圆筒结构土压力研究[D]．南京：河海大学, 2004．[15] Prasad Y V S N, Chari T R. Lateral Capacity of Model Rigid Piles in Cohesionless Soils[J]． Soils & Foundations, 1999, 39(2):21-29．。
饱和砂土中桶形基础承载力的实验研究_鲁晓兵
文章编号:1007Ο2993(2006)04Ο0170Ο03饱和砂土中桶形基础承载力的实验研究鲁晓兵 矫滨田 刘 亮(中国科学院力学研究所,北京 100080) 【摘 要】 桶形基础是近年开发的一种新型的可广泛应用于海洋工程结构的基础形式。
由于多种优越性而受到各国石油部门的重视,并引起许多研究人员的关注。
通过在饱和砂中的单桶和四桶基础模型实验,研究了桶形基础的静承载特性。
分别进行了垂直方向和水平方向的加载实验,其中,四桶基础水平方向加载又分为沿四桶中心构成的正方形的平行边方向和对角线方向施加,得到了载荷位移曲线,对单桶和四桶基础承载力特性,以及加载方向和速率的影响进行了分析和比较。
【关键词】 桶形基础;承载力;饱和砂 【中图分类号】 TU 447Experimental Study on the Bearing C apacity ofBucket Foundation in Saturated SandLu Xiaobing Jiao Bintian Liu Liang(Institute of Mechanics ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080China )【Abstract 】 Bucket foundation is a new type of foundation which may be used extensively in offshore structures.It is attractedby oil corporations and researchers because of its several advantages.The static bearing capacity of bucket foundation is studied by ex 2periments of single Οand four Οbucket foundation in saturated sand layer.The characteristics of bearing capacity under vertical load and horizontal load are obtained experimentally.The horizontal load of four Οbucket is applied in the direction parallel to one sideline or one catercorner of the quadrangle formed by the centers of four buckets.The load Οdisplacement curves are obtained.The characteristics of single Οbucket and four Οbucket foundation ,the effects of load direction and load rate are analyzed.【K ey Words 】 bucket foundation ;bearing capacity ;saturated sand0 引 言随着海上石油开发的发展,需要采取新型的平台以节省费用。
19、桶形基础极限承载力特性研究_张金来
第24卷 第7期岩石力学与工程学报 V ol.24 No.72005年4月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering April ，2005收稿日期：2003–07–17；修回日期：2003–09–18基金项目：中国科学院知识创新重大项目(KJCX2–SW –L03–01)作者简介：张金来(1978–)，男，硕士，2003年于中国科学院力学研究所获硕士学位，主要从事岩石力学试验方面的研究工作。
E-mail ：jinlai_zhang@ 。
桶形基础极限承载力特性研究张金来1，鲁晓兵1，王淑云1，时忠民2，张建红3(1. 中国科学院 力学研究所，北京 100080；2. 中国海洋石油总公司研究中心，北京 100027；3. 清华大学 水利水电工程系，北京 100084)摘要：通过有限元计算，分析了不同长径比下横向和竖向承载力、载荷位移曲线以及耦合载荷作用下的极限承载力特性，并与实验结果进行了对照。
结果表明：当竖向压力小于某临界值时，基础的横向极限承载力随着竖向压力的增加而增加；但是当竖向压力增大到超过该临界值以后，横向极限承载力反而会随竖向压力的增大而降低。
随着长径比的增加，基础承载力，特别是横向承载力有比较明显的提高。
关键词：岩土力学；有限元法；长径比；耦合载荷中图分类号：TP 183 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2005)07–1169–04THE CHARACTERISTICS OF THE BEARING CAPACITYOF BUCKET FOUNDATIONZHANG Jin-lai 1，LU Xiao-bing 1，WANG Shu-yun 1，SHI Zhong-min 2，ZHANG Jian-hong 3(1. Institute of Mechanics ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100080，China ； 2. Research Center of Chinese Ocean Oil Company ，Beijing 100027，China ；3. Department of Hydraulic and Hydropower Engineering ，Tsinghua University ，Beijing 100084，China )Abstract ：The finite element software(ABAQUS) was used to simulate the bearing capacity of the bucket foundations with different height-to-diameter ratios. The characteristics of the bearing capacity of the foundations under the vertical loading ，the horizontal loading and the coupling loadings were analyzed. The numerical results were compared with that of experiments. It is shown that under a critical vertical loading ，the horizontal bearing capacity increases with the increase of the vertical loading ，but decreases with the increase of the vertical loading when the latter is larger than the critical loading. The bearing capacity ，especially the horizontal bearing capacity ，increase obviously with the increase of the height-to-diameter.Key words ：rock and soil mechanics ；FEM ；height-to-diameter ratio ；coupling loading1 引 言桶形基础(简称桶基)的概念最早见于国外20世纪60年代[1，2]，从70年代初开始对其进行了大量的实验研究，80年代后期开始受到石油公司的重视并逐渐运用到海洋平台建设中。
改进桶基础结构以提高承载能力的研究
骤然增大达到 ０ ． ８ ３ ６ ｍｍ，此 时两端 的塑性 开展 区 已扩 散到 中
改进桶基础结构 以提高承载 能力的研究 ห้องสมุดไป่ตู้
口 刘文 白 赵永强
上海 ２ ０ １ ３ ０ ６ ）
（ 上海海事大学海洋环境 与工程 学院
摘 要： 通过有 限元数值模 拟结合模型试验研究 了竖向荷载作用下桶基础与经改进后的异形桶基础 的应力分布 和极 限承载力 的变化 ， 将所得 的数值模拟结果进行对 比分析。异形桶基础的极 限承载力较 改进前的桶基础的极 限承载力提高最大可达 ６ ８ ． ７ ２ ％。异形桶基础极 限承载力增大的效果受到其 自身径高比的影响，最优径高比接 近１ ． １ ２ ５ 。异形桶基础在竖 向荷载作用下的极限位移小于桶基础的极限位 移。极 限承载力提高 的原 因主要在于 帽檐下方 的土体为基础提供 了类似桩端 阻力 的支承力。
伴随我国经济的高速发展，海洋这一蕴藏丰富资源的宝 ２桶基础竖 向受力的数值模拟
藏越来越受到 国家的重视，大量海洋及近海工程如雨后春笋
表ｌ 列 出了不 同试验方案下的桶基础 几何尺寸 。其 中编
般出现在我 国漫长海岸线 。然而海洋及近海工程因为其环境 号 ｌ 至 ４为一般桶基础 ， 之后统称为桶基础 ， 编号 ５ 至 ８为改
： 椭 璜 壁 厚； 桶 侧 整 厚
５ ５ ５ ｊ ５ Ｓ ５ ５ ５ ５ ， ５
７
８
９ ０
１ ２ ０
１ ３ ５
Ｉ ８ ０
１ ０ ｏ
ｌ ｏ ０
５
５
５
桶形基础弯矩承载力研究
桶形基础弯矩承载力研究
桶形基础是一种常用的土木工程基础形式，广泛用于建筑物、桥梁、隧道等工程中。
桶形基础的弯矩承载力是评估其承载能力的重要指标之一。
本文将从桶形基础的特点、弯
矩产生原因、弯矩计算公式以及影响弯矩承载力的因素等方面展开研究。
桶形基础是一种横截面呈现向内腰线凸出的桶形，可以通过地下开挖、预埋桩或机械
挖掘等方式施工。
桶形基础的设计主要是考虑其在外界作用力下产生的弯矩，以保证其承
载能力满足工程需求。
桶形基础在承载过程中产生的弯矩主要由以下几个方面引起。
在施工过程中，桶形基
础横截面呈现塑性变形，其上下表面产生相对位移，从而引起弯矩。
基于桶形基础受到的
载荷非均匀分布，也会产生弯矩。
桶形基础在使用过程中可能遇到的地震、风力等外界作
用力，也会导致其产生弯矩。
桶形基础的弯矩计算公式可以通过基础力学原理得出。
根据物理力学原理，弯矩可以
通过以下公式计算得出：弯矩 = 弯矩力矩/截面惯量。
弯矩力矩是指施加在桶形基础上的
力矩，截面惯量是指桶形基础截面内各点到中心轴的距离平方和。
影响桶形基础弯矩承载力的因素较为复杂，主要包括以下几个方面。
桶形基础的形状
和尺寸对其弯矩承载力具有显著影响。
通常情况下，桶形基础的宽度越大，其承载力越强。
桶形基础的材料强度也会影响其弯矩承载力。
材料强度越高，基础的承载能力也越强。
基
于地下土壤、地下水位以及基础受到的外界作用力等因素也会对桶形基础的弯矩承载力产
生影响。
桶形浅基础水平极限承载力分析研究的开题报告
桶形浅基础水平极限承载力分析研究的开题报告
一、研究背景
随着建筑物的不断发展，桶形浅基础作为一种常见的基础结构被广泛采用。
然而，在设计过程中，对基础的水平极限承载力的计算仍然存在一些问题，如何更加精确地
计算桶形浅基础的水平极限承载力，成为了该领域中的一个研究热点。
二、研究目的
本论文旨在通过对桶形浅基础水平极限承载力的分析研究，探究其影响因素和计算方法，并提出一种更加精确和可靠的水平极限承载力计算方法。
三、研究方法与步骤
1. 收集相关资料，了解现有研究成果。
2. 分析桶形浅基础水平极限承载力的影响因素，如载荷类型、地基土质性质、基础几何形态等。
3. 基于孔隙水压力的理论分析，建立桶形浅基础水平极限承载力计算模型。
4. 通过数值模拟和现场试验的方法，验证模型的准确性和可靠性。
5. 分析计算结果，优化计算方法。
四、研究意义
本研究对于提高桶形浅基础水平极限承载力的计算精度和可靠性具有重要意义。
同时，研究结果还可为桶形浅基础的实际设计提供科学依据和参考。
五、研究进度
目前已完成相关资料的收集和分析，并初步建立了计算模型。
下一步，将展开数值模拟和现场试验研究。
预计本研究将于一年内完成。
六、论文组成部分
开题报告、查阅文献、研究方法与步骤、预期结果与成果、参考文献。
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桶形基础弯矩承载力研究
随着城市化进程的加速，桶形基础在基础设施工程中的应用越来越广泛。
在现代建设中，人们越来越关注基础的安全、承载力、稳定性等问题。
同时，桶形基础的弯矩承载力
也成为了研究重点。
本文将从桶形基础弯矩承载力的基本原理出发，探讨其影响因素、计算方法、设计标
准等方面，从而为工程实践提供参考。
1. 弯矩承载力分析原理
桶形基础是一种常见的深基础，适用于软弱土层、较大荷载的建筑物、重要工程等场合。
其主要应力形态为垂直荷载、剪力和弯矩，其中弯矩是桶形基础的主要承载形式之一。
因此，弯矩承载力的分析和计算，对桶形基础的设计具有重要意义。
桶形基础弯矩承载力分析的基本原理是在不同荷载作用下，桶形基础所产生的应力和
应变的分布规律。
在设计过程中，应根据基础承载力的要求，合理选择基础的尺寸和形状，搭配适当的材料和施工工艺，以满足结构物的要求。
2. 影响因素
桶形基础弯矩承载力受多种因素的影响，主要包括以下因素：
（1）荷载大小：荷载越大，基础承受的弯矩就越大。
（2）基础形状和尺寸：基础面积越大，承载能力越大；基础形状一般为圆形或多边形，边角过于锐利会导致应力集中，影响承载能力。
（3）土壤特性：土壤的强度、密度和变形特性等，会影响基础的承载能力。
（4）地震作用：在地震作用条件下，桶形基础会受到一定的水平冲击力，从而对其承载能力造成影响。
3. 弯矩承载力计算方法
桶形基础弯矩承载力的计算方法一般可以采用弹性理论、极限平衡法和有限元法等方法。
弹性理论是最常用的计算方法，既适用于实心基础，也适用于空心基础。
弹性理论的计算方法是在假设土体为弹性环境的条件下进行的。
计算过程中需要确定
基础内外表面的基本应力状态和相应的弹性模量，以及荷载作用现场的地基动力学特征和
基础的几何尺寸等。
4. 设计标准
在桶形基础设计中，应遵守相关的标准和规范，以确保基础的安全可靠。
目前，国内外已出台许多针对桶形基础设计的规范和标准，其中包括我国的《建筑结构荷载规范》、美国的《建筑结构规范》等。
这些标准和规范涵盖了基础设计所需的全部参数计算和荷载检验。
我们需要注意的是，标准只是一个参考，实际设计过程中还需要针对具体情况进行合理的参数选择和计算方法使用，以确保设计的合理性和可靠性。
综上所述，桶形基础弯矩承载力是桶形基础设计中的一个重要研究课题。
通过对其基本原理、影响因素、计算方法和设计标准的分析，我们可以更好地理解和掌握桶形基础弯矩承载力的设计方法，提高工程设计和建设水平，为城市化建设做出更多的贡献。