桶式基礎是一種新型港工結構物，可用于淤泥質海岸防波堤、護岸和碼頭接岸工程的建設，具有不需要對軟土地基進行開挖換填處理、無需大量砂石料、對環(huán)境影響小且工程造價低、工期短、質量可控等優(yōu)勢。本書通過模型試驗、數(shù)值仿真、理論研究、現(xiàn)場試驗等方法，系統(tǒng)研究了新型桶式基礎結構在負壓下沉、波浪荷載和港側回填等不同工況下的受力情況及位移和穩(wěn)定破壞模式，揭示了波浪-桶式基礎結構-地基之間的靜動力相互作用規(guī)律。
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目錄
序
前言
第1章 新型防波堤結構 1
1.1 防波堤的主要結構形式 1
1.2 適合軟土地基的新型防波堤結構 4
1.3 桶式基礎結構的提出 7
1.4 桶式基礎結構的應用 8
第2章 桶式基礎結構關鍵技術 11
2.1 桶式基礎結構的四種工況 11
2.2 桶式基礎結構受力分析 13
2.3 港工結構物與地基共同作用研究進展 16
2.3.1 模型試驗研究進展 16
2.3.2 數(shù)值分析進展 19
2.3.3 理論研究進展 22
2.4 桶式基礎結構關鍵技術研究內容與方法 23
第3章 桶式基礎結構離心模型試驗技術 25
3.1 土工離心試驗 25
3.1.1 土工離心模型的基本原理 25
3.1.2 離心模型試驗設備 26
3.1.3 相似律 27
3.2 模型制作及加載、測量系統(tǒng) 29
3.2.1 桶式基礎結構離心模型制作 29
3.2.2 地基土層制備 31
3.2.3 離心試驗加載系統(tǒng) 33
3.2.4 離心試驗模型測量系統(tǒng) 37
3.2.5 試驗程序 38
第4章 不同工況下桶式基礎結構離心模型試驗 40
4.1 下沉過程桶式結構受力特性試驗研究 40
4.1.1 試驗方案 40
4.1.2 下沉過程桶體受力分析 41
4.1.3 下沉過程中的貫入阻力 43
4.1.4 側壁摩擦力特性 44
4.1.5 負壓下沉過程中桶體關鍵部位的應力變化 45
4.2 波浪荷載作用下桶式基礎受力特性試驗研究 47
4.2.1 試驗方案 47
4.2.2 水平荷載作用下桶式基礎防波堤的性狀 48
4.2.3 循環(huán)往復波浪力作用下桶式基礎防波堤的性狀 54
4.2.4 防波堤運行階段桶式基礎結構防波堤的變位性狀小結 58
4.3 回填荷載作用下桶體受力特性試驗 59
4.3.1 試驗方案 59
4.3.2 港側吹填淤泥后的桶體變形穩(wěn)定性狀 60
4.3.3 港側回填袋裝砂后的桶體變形穩(wěn)定性狀 64
4.3.4 桶式基礎防波堤位移變形模式和穩(wěn)定破壞模式 67
4.4 離心模型試驗小結 68
第5章 桶式基礎結構與地基共同作用數(shù)值仿真平臺 70
5.1 ABAQUS有限元軟件介紹 70
5.2 南水模型在ABAQUS中的實現(xiàn) 71
5.2.1 土體雙屈服面彈塑性模型——南水模型 71
5.2.2 南水模型計算程序的開發(fā) 74
5.3 桶式結構與地基土接觸模擬 77
5.3.1 結構物與土體接觸的力學描述 77
5.3.2 接觸力學算法 79
5.4 本章小結 80
第6章 桶式基礎結構與地基共同作用數(shù)值計算 81
6.1 桶式基礎結構有限元計算模型 81
6.1.1 數(shù)值模型的建立 81
6.1.2 地基與桶體結構接觸的模擬 82
6.1.3 計算參數(shù)的確定 83
6.1.4 地基初始應力場的模擬 84
6.2 波浪荷載作用下桶式基礎防波堤數(shù)值計算結果 85
6.2.1 桶式基礎結構變位控制點的選取 85
6.2.2 極限波浪荷載作用下桶式結構防波堤與地基土的變形 86
6.2.3 不同波浪荷載作用下桶式結構防波堤的變位分析 88
6.3 港側回填情況下防波堤的變形與穩(wěn)定 91
6.3.1 回填淤泥情況下結構與地基共同作用有限元分析結果 91
6.3.2 回填砂情況下波浪-結構-地基共同作用有限元分析結果 93
6.4 本章小結 96
第7章 桶式基礎結構防波堤與地基共同作用分析 97
7.1 桶式結構桶壁土壓力分析 97
7.1.1 桶壁土壓力分析點 97
7.1.2 桶壁土壓力沿豎向分布 98
7.1.3 桶壁土壓力沿環(huán)向分布 100
7.2 桶式結構桶體摩阻力分析 102
7.2.1 摩阻力分析點 102
7.2.2 下桶外側桶壁摩阻力 103
7.2.3 桶體端阻力分析 105
7.3 桶式基礎結構的轉動中心 105
7.3.1 轉動中心與土壓力及穩(wěn)定性的關系 105
7.3.2 影響轉動中心位置的因素分析 106
7.3.3 桶體轉動中心的確定 109
7.4 桶式基礎結構穩(wěn)定性解析分析 110
7.4.1 極限狀態(tài)下桶體結構受力 110
7.4.2 土壓力計算公式 111
7.4.3 摩阻力計算公式 115
7.4.4 桶體穩(wěn)定性計算公式 116
7.5 本章小結 119
第8章 桶式基礎結構現(xiàn)場試驗 121
8.1 現(xiàn)場試驗內容 121
8.2 負壓下沉過程中桶體結構現(xiàn)場測試 123
8.2.1 負壓下沉中桶體位移 123
8.2.2 負壓下沉中桶體受力 124
8.2.3 負壓下沉中桶體內力 130
8.2.4 負壓下沉中桶體結構與地基相互作用 137
8.3 波浪荷載作用下桶體結構現(xiàn)場測試 139
8.3.1 波浪作用下的桶壁總土壓力 139
8.3.2 波浪作用下的桶壁有效應力和超靜孔隙水壓力 141
8.4 本章小結 144
第9章 結論與展望 146
9.1 主要結論 146
9.2 展望 147
參考文獻 149
索引 153
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