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对称布置翼板加翼桩的水平承载性能分析

何建新 李致 孟星宇 苏晓栋 陈灿明

何建新,李致,孟星宇,等. 对称布置翼板加翼桩的水平承载性能分析[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20191222001
引用本文: 何建新,李致,孟星宇,等. 对称布置翼板加翼桩的水平承载性能分析[J]. 水利水运工程学报 doi:  10.12170/20191222001
(HE Jianxin, LI Zhi, MENG Xingyu, et al. Analysis of lateral bearing capacity of wing-monopile with symmetrical wing plates[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20191222001
Citation: (HE Jianxin, LI Zhi, MENG Xingyu, et al. Analysis of lateral bearing capacity of wing-monopile with symmetrical wing plates[J]. Hydro-Science and Engineering(in Chinese)) doi:  10.12170/20191222001

对称布置翼板加翼桩的水平承载性能分析

doi: 10.12170/20191222001
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFF0215005);南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(Y418001)
详细信息
    作者简介:

    何建新(1995—),男,河北沧州人,硕士研究生,主要从事水工港工结构研究。E-mail:jx_he1995@163.com

    通讯作者:

    陈灿明(E-mail:ccm9640@126.com

  • 中图分类号: TU473

Analysis of lateral bearing capacity of wing-monopile with symmetrical wing plates

  • 摘要: 影响加翼桩水平承载性能的因素众多,其中翼板数量、荷载方向与翼板夹角是主要影响因素。采用ABAQUS有限元计算软件研究了软黏土地基中桩径为5.0 m,对称布置二、三和四翼板的加翼桩在不同荷载作用方向时桩身泥面水平位移、桩身倾斜率、桩身内力、桩身应力和极限承载力等的变化。通过与相同条件单桩的承载特性对比,分析了加翼桩水平承载性能提升幅度,明确了翼板通过同时或交替承担底面端承力、侧面摩擦阻力、水平土抗力和增加桩身抗弯刚度以提高其水平承载性能的机理,拟合了对称布置二、三和四翼板加翼桩水平极限承载力随荷载作用方向变化的计算式,对加翼桩极限承载力控制条件进行了对比分析。(角度有1位,2位,3位小数??应统一)
  • 图  1  荷载方向示意

    Figure  1.  Schematic diagram of load directions

    图  2  加翼桩荷载-桩身泥面最大位移曲线

    Figure  2.  Curve of load-maximum displacement of pile at mud surface

    图  3  各荷载级加翼桩桩身倾斜率随加载方向变化曲线

    Figure  3.  Curve of tilt rate of wing-monopile at different load levels as a function of loading direction

    图  4  单桩及四翼板加翼桩桩身弯矩(H=12.0 MN)

    Figure  4.  Moment of monopile and four wing plates wing-monopile (H=12.0 MN)

    图  5  12.0 MN作用时翼板附近桩身弯矩

    Figure  5.  Moment of the wing-monopile near the wings(H=12.0 MN)

    图  6  对称布置四翼板加翼桩剪力分布(荷载12.0 MN)

    Figure  6.  Shear force distribution of four wing plates wing-monopile (H=12.0 MN)

    图  7  荷载方向与加翼桩极限承载力关系曲线

    Figure  7.  Curve of load direction and ultimate bearing capacity of wing-monopile

    表  1  加翼桩和地基土体主要参数

    Table  1.   Summary table of main parameters of wing-monopile and foundation soil

    材料密度/(kg·m−3弹性模量/GPa压缩模量/MPa泊松比黏聚力/kPa内摩擦角/°剪胀角/°
    加翼桩 7 850 206 / 0.3 / / /
    土体 1 960 / 7.5 0.4 25 14 7
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    表  2  加翼桩极限承载力

    Table  2.   Ultimate bearing capacity of wing-monopile

    单桩 二翼板 三翼板 四翼板
    极限承载力/MN 荷载方向/° 极限承载力/MN 荷载方向/° 极限承载力/MN 荷载方向/° 极限承载力/MN
    10.36 0 11.67 0 11.06 0 12.10
    22.5 10.85 15 10.87 11.25 11.49
    45.0 10.62 30 10.96 22.50 11.19
    67.5 10.67 45 11.34 33.75 10.96
    90.0 10.70 60 11.85 45.00 10.87
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  • 收稿日期:  2019-12-22
  • 网络出版日期:  2020-08-15

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