沉入式大直径圆筒码头稳定性计算方法研究-.doc

沉入式大直径圆筒码头稳定性计算方法研究Methodofstabilityanalysisofembeddedlarge2diametercylinderquay王元战1,王海龙1,付瑞清2(,天津 300072;,天津 300456摘要:以工程应用为原则,研究沉入式大直径圆筒码头的分类及相应的设计理论与计算方法。根据大直径圆筒码头的工作原理,提出了大直径圆筒桩墙式码头的新概念,以及将沉入式大直径圆筒码头划分为大直径圆筒重力式码头和大直径圆筒桩墙式码头两种结构类型。建立了大直径圆筒桩墙式码头的稳定性计算方法。对于大直径圆筒重力式码头的稳定性验算,建议采用重力式码头的计算思路,但要合理考虑筒内外土体对结构稳定性的作用。通过数值计算,研究了结构特征参数对大直径圆筒桩墙式码头稳定性的影响。关键词:沉入式大直径圆筒;结构类型;桩墙式码头;稳定性中图分类号:U656 文献标识码:A 文章编号:1000-4548(200204-0417-04作者简介:王元战(1958-,男,河北献县人,博士,教授,博士生导师,主要从事土与结构相互作用、结构振动及控制理论和方法等方面的研究工作。WANGYuan2zhan1,WANGHai2long1,FURui2qing2(,TianjinUniversity,Tianjin300072,China;&ConsultantCo.,Tianjin300456,Chi2naAbstract:Theideathattheembeddedlarge-diametercylinderquaycanbedividedintotwotypes:thegravitytypeandthepilewalltype,:embeddedlarge2diametercylinder;structuretype;pilewalltypequay;stabilityanalysis1 前言Ξ大直径圆筒码头是由无底大直径钢筋混凝土圆筒薄壳连续排列构成的码头建筑物。对于大直径圆筒薄壳的受力状态、工作机理以及设计与计算方法等,国内外均开展了一些研究工作。通过现场观测、室内模型试验、理论分析和数值模拟,得出了许多有用的结论,为这种新型结构的应用与发展提供了一定的理论基础和设计方法。在实验研究方面,文献[1,2]进行了大直径圆筒结构筒内外土压力及其分布、基床应力及其分布、结构滑动和倾覆稳定性等实验研究工作;在设计与计算方法方面,文献[3,4,5]分别给出了大直径圆筒结构稳定性和变位计算方法;在数值计算方法方面,文献[6,7]建立了对大直径连续圆筒结构与软土相互作用分析的壳体单元—接触面单元—非线性土体单元的耦合数值模型,首次将接触面单元用于大直径连续圆柱壳与软土相互作用分析,可合理模拟筒壁与土体接触面处的滑移和张裂,并可考虑土体的非线弹性特性。上述研究工作使人们对大直径圆筒结构的工作机理、土压力特性、内力特性和稳定性等有了更为深入的了解,并提出了不少设计理论和计算方法,但是还有很多问题有待于深入研究探讨。从对大直径圆筒结构的分类方面,有些研究者将基床式和沉入式大直径圆筒码头一律归类为重力式结构,并将其分为基床式、浅埋式和深埋式,其稳定性验算也基本沿用重力式码头的计算思路[8]。而有些研究者认为,沉入式大直径圆筒码头不应归类为重力式结构,而是一种完全新种类的结构型式,不能沿用重力式码头的计算思路[9]。在工程实践中,沉入式大直径圆筒码头也出现了筒体发生较大位移等一系列问题。因此,关于沉入式大直径圆筒码头的工作机理及其设计与计算方法,特别是稳定性计算方法,是有待深入研究的问题。本文以实际工程设计应用为原则,提出了将大直径圆筒结构分为大直径圆筒重力式