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吸力式沉箱组合基础承载特性研究

杨剑 黎冰 杜杰

杨剑, 黎冰, 杜杰. 吸力式沉箱组合基础承载特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (1): 73-79. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.01.011
引用本文: 杨剑, 黎冰, 杜杰. 吸力式沉箱组合基础承载特性研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (1): 73-79. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.01.011
YANG Jian, LI Bing, DU Jie. Study of bearing characteristics of combined suction caisson foundation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (1): 73-79. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.01.011
Citation: YANG Jian, LI Bing, DU Jie. Study of bearing characteristics of combined suction caisson foundation[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (1): 73-79. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.01.011

吸力式沉箱组合基础承载特性研究

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.01.011
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 51578145

详细信息
    作者简介:

    杨剑(1975—), 男, 陕西安康人, 高级工程师, 博士, 主要从事岩土工程及地下工程等领域的设计及科研工作。E-mail: hhyj175@163.com

  • 中图分类号: TU470

Study of bearing characteristics of combined suction caisson foundation

  • 摘要: 基于吸力式沉箱基础应用于桥梁工程的背景, 考虑不同数量的沉箱组合和沉箱间距, 通过数值模拟的方法研究了吸力式沉箱组合基础的承载特性, 重点分析了组合基础与单个基础承载性状的差异, 以及连接各沉箱的顶板对基础承载力的贡献。计算结果表明, 沉箱组合基础与单个沉箱基础的荷载-位移曲线类型都相同; 受类似于“群桩”效应的影响, 竖向荷载作用下组合基础中的沉箱承载力不能完全发挥, 但由于沉箱之间的连接顶板可以提供阻力, 所以当沉箱间距较大时组合基础的承载力会大于相应数量单个基础的承载力之和, 且随着沉箱间距的增大而增大; 对于水平荷载作用下的吸力式沉箱组合基础, 其承载力大于相应数量单个基础的承载力之和, 连接顶板底部与土体之间的摩擦和挤压对于组合基础承载力的提高可以忽略不计。
  • 图  1  计算模型

    Figure  1.  Calculation model

    图  2  吸力式沉箱组合基础水平受荷方向

    Figure  2.  Lateral loading direction of combined suction caisson foundation

    图  3  单吸力式沉箱基础的竖向荷载-位移曲线

    Figure  3.  Vertical load-displacement curves of single suction caisson foundation

    图  4  单吸力式沉箱基础的水平荷载-位移曲线

    Figure  4.  Lateral load-displacement curves of single suction caisson foundation

    图  5  不同间距下沉箱组合基础竖向荷载

    Figure  5.  Vertical load-displacement curves of combined caissons foundation under different spacings

    图  6  不同间距下沉箱组合基础竖向荷载-位移曲线

    Figure  6.  Lateral load-displacement curves of combined caissons foundation under different spacings

    图  7  有无接触条件下沉箱组合基础竖向荷载-位移曲线

    Figure  7.  Vertical load-displacement curves of combined caissons foundation with or without connection roof

    图  8  有无接触条件下沉箱组合基础水平荷载-位移曲线

    Figure  8.  Lateral load-displacement curves of combined caissons foundation with or without connection roof

    表  1  计算工况

    Table  1.   Test programs

    工况 沉箱数量 直径/m 长径比 间距/m 壁厚/m
    1 1 4,8 0.5,1.0,2.0 / 0.2
    2 2 4 1.0 8,10,12 0.2
    3 3 4 1.0 8,10,12 0.2
    4 4 4 1.0 8,10,12 0.2
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    表  2  单吸力式沉箱基础竖向极限承载力

    Table  2.   The vertical ultimate bearing capacity of single suction caisson foundations

    kN
    直径/m 长径比
    0.5 1.0 2.0
    4 4 600 5 200 6 300
    8 16 600 20 900 27 000
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    表  3  单吸力式沉箱基础水平极限承载力

    Table  3.   Lateral ultimate bearing capacity of single suction caisson foundation

    kN
    直径/m 长径比
    0.5 1.0 2.0
    4 2 300 2 550 3 750
    8 7 800 8 500 16 000
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    表  4  吸力式组合基础竖向极限承载力

    Table  4.   Vertical ultimate bearing capacity of combined suction caisson foundation

    沉箱数量 间距/m 承载力/(103 kN)
    2 8 9.5 (0.91)
    2 10 11.5(1.11)
    2 12 15.0(1.44)
    3 8 13.5(0.87)
    3 10 16.5(1.06)
    3 12 21.0(1.35)
    4 8 16.5(0.79)
    4 10 25.0(1.20)
    4 12 36.0(1.73)
    注:()中数值为该承载力与相应数量单沉箱基础承载力之和之比。
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    表  5  吸力式组合基础水平极限承载力

    Table  5.   Lateral ultimate bearing capacity of combined suction caisson foundations

    沉箱数量 间距/m 承载力/(103 kN)
    2 8 7.0(1.37)
    2 10 7.1(1.39)
    2 12 7.9(1.55)
    3 8 9.5(1.24)
    3 10 12.0(1.57)
    3 12 13.0(1.70)
    4 8 14.0(1.37)
    4 10 15.5(1.52)
    4 12 17.5(1.72)
    注:()中数值为该承载力与相应数量单沉箱基础承载力之和之比。
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    表  6  顶板有无接触条件下组合基础的竖向极限承载力

    Table  6.   Vertical ultimate bearing capacity of combined suction caisson foundation with or without connection roof

    沉箱数量 2 3 4
    顶板有无接触
    承载力/kN 11 500 8 800 16 500 11 000 25 000 12 500
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-08-03
  • 刊出日期:  2018-02-01

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