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我国计划加大对渤海地区油气资源的开发力度,需要建设大量的海上石油平台,桶形基础(桶基)以其多方面的优越性受到生产部门的重视。冰载是渤海地区海洋平台的控制载荷。其中动冰载引起的饱和砂土液化问题是海洋平台的一个重要的安全隐患。本文先对静载下桶基特性进行实验及数值分析(模拟静冰载下的桶—土体响应);然后对侧边水平循环载荷作用下基础的液化发展进行分析(模拟动冰载下的桶—土体响应);最后在前两方面研究的基础上,总结动载引起的土体液化对静承载特性的影响。
在论文第二章,首先对不同长径比下桶形基础静承载力特性进行室内实验,以助于分析静冰力下桶基的响应;然后利用有限元软件ABAQUS进行计算分析,在与实验结果对照的基础上,分析不同长径比条件下桶基的竖向、横向承载力以及两者耦合作用时的极限承载力特性。结果表明,桶径一定时,桶高对基础承载力的提高有明显影响;耦合载荷作用下,当竖向压力较小时,桶基水平极限承载力随着竖向压力的增加而增大,当竖向压力增大到一定程度以后,桶基水平极限承载力会随竖向压载的增大而降低。在论文第三章,将饱和砂土作为饱和两相介质,利用差分方法分析了侧边水平循环载荷作用下液化的发展以及砂土变形情况。结果表明,液化首先发生在靠近载荷端的砂土,然后逐渐向远端扩展;外载幅值越大、频率越高、土骨架强度越低,液化发展速度越快。