正壓沖固海洋平臺三維有限元動力響應(yīng)分析.pdf

1、本文以國家海洋“863”計劃中的“正壓沖固平臺技術(shù)研究”課題為背景，研究正壓沖固新型海洋平臺在冰荷載和地震載荷下的動力響應(yīng)以及樁-土耦合作用機(jī)制。 結(jié)合所研究的課題實際，本文考慮了土-樁-結(jié)構(gòu)相互作用的影響，對正壓沖固平臺上部支撐結(jié)構(gòu)和特殊的復(fù)合基礎(chǔ)建立整體三維有限元模型。充分利用大型有限元軟件Marc在非線性材料定義方面的優(yōu)勢，對混凝土、水泥土和加固前后的海洋土進(jìn)行模擬。在結(jié)構(gòu)有限元處理時，進(jìn)一步研究板梁非標(biāo)準(zhǔn)組合結(jié)構(gòu)的自由度

2、協(xié)調(diào)問題，使得計算結(jié)果更反映真實的結(jié)構(gòu)情況。 海冰對海洋結(jié)構(gòu)物的作用力是寒冷海域結(jié)構(gòu)物設(shè)計的重要控制載荷之一。冰與結(jié)構(gòu)的作用機(jī)制十分復(fù)雜。本文首先依據(jù)規(guī)范校核平臺在靜冰載荷下的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；然后基于Matlock冰激強(qiáng)迫振動理論模擬動冰載荷對平臺的作用，并用于平臺動力響應(yīng)計算；最后，考慮海冰作用的隨機(jī)性，采用渤海灣實測的冰力曲線，對平臺進(jìn)行動力響應(yīng)和復(fù)合樁基的應(yīng)力分析。 為了進(jìn)一步說明正壓沖固平臺復(fù)合基礎(chǔ)樁-土耦合作用以

3、及完成平臺在地震載荷下的動力響應(yīng)分析,分三種情況模擬樁-土之間的耦合作用：不考慮樁土之間的摩擦作用、設(shè)置薄層摩擦單元和接觸分析。分析過程中考慮混凝土的開裂和壓縮破壞，采用步步分析方法進(jìn)行平臺上部結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力響應(yīng)分析。計算結(jié)果表明，三種情況上部結(jié)構(gòu)位移和加速度響應(yīng)結(jié)果十分接近，另外，從樁土部分應(yīng)力結(jié)果分析也表明，正壓沖固這種特殊的工藝，能顯著改善不良地基條件，達(dá)到預(yù)期的效果。 全文是以MSC公司的Mentat/Marc為計算平臺