法向承力锚几类锚板承载力的比较研究

论文摘要

锚板的极限承载力研究一直是海洋工程中的重要课题之一。许多学者研究了黏土中锚板的抗拔承载力。但是,大多数研究只限于黏土中锚板承载力的近似解或由试验研究得到的经验公式。随着计算机技术和数值方法的发展,越来越多的学者用有限元方法计算锚板的承载力。随着锚板嵌入技术研究的日趋完善,法向承力锚的应用范围将越来越广,对锚板承载力性能的要求也会越来越高。要进一步提高锚板的承载力性能,就必须对锚板的形状做更深入的研究。本文在充分利用ABAQUS中弹塑性分析功能的基础上,基于海床土体的理想弹塑性模型,建立了反映锚板-海床土相互作用的三维有限元数值模型。通过对锚板施加位移载荷,求解得到极限承载力的数值结果。针对三种不同形状的锚板分别建立三维有限元模型。就锚板与土体是否受拉脱开的两种状况,通过改变锚板埋置深度,改变矩形锚板的长宽比、圆类锚板的椭圆度以及梯形锚板底角等方式,考察锚板的极限承载力和承载力系数的变化。同时,通过改变矩形锚板和梯形锚板的系缆力偏离法向的角度,考察极限承载力及承载力系数的变化。在圆类锚板与土体接触时,考察了锚板表面摩擦因数对极限承载力以及承载力系数的影响结果表明:随着埋深的增加,三种形状锚板的承载力均呈增大趋势;随着系缆力偏离法向角度的增加,承载力系数逐渐降低;随着矩形锚板长宽比的增加,其承载力系数逐渐减小;在圆类锚板中,随着椭圆度的增加,其承载力系数呈轻微降低趋势;对梯形锚板而言,其承载力系数随着底角的增加而逐渐降低。研究还表明,摩擦系数对锚板的极限承载力影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 概述
• §1-2 法向承力锚概述
• 1-2-1 深海系泊系统的分类
• 1-2-2 深海锚泊形式的分类
• 1-2-3 法向承力锚的研究现状
• §1-3 存在的问题
• §1-4 本文主要研究的内容
• 第二章 矩形锚板三维有限元数值分析
• §2-1 概述
• §2-2 法向承力锚的破坏形式与极限承载力的影响因素
• §2-3 屈服准则和初始屈服应力的计算
• §2-4 应用ABAQUS 的矩形锚板三维有限元模型
• §2-5 考虑吸力矩形锚板的计算结果与分析
• 2-5-1 锚板埋置深度
• 2-5-2 锚板长宽比
• 2-5-3 考虑锚板系缆角度
• §2-6 不考虑吸力矩形锚板的计算结果与分析
• 2-6-1 接触的迭代计算
• 2-6-2 锚板埋置深度
• 2-6-3 锚板长宽比
• 2-6-4 考虑锚板系缆角度
• §2-7 小结
• 第三章 圆类锚板三维有限元数值分析
• §3-1 圆类锚板三维有限元模型的建立
• §3-2 考虑吸力圆类锚板的计算结果与分析
• 3-2-1 对于埋深的考察
• 3-2-2 对于锚板椭圆度的考虑
• §3-3 不考虑吸力圆类锚板的计算结果与分析
• 3-3-1 对于埋深的考察
• 3-3-2 对于锚板椭圆度的考虑
• 3-3-3 考虑摩擦因数对承载力及其承载系数的影响
• §3-4 小结
• 第四章 梯形锚板三维有限元分析
• §4-1 概述
• §4-2 梯形锚板三维有限元模型的建立
• §4-3 考虑吸力梯形锚板的计算结果与分析
• 4-3-1 对于埋深的考察
• 4-3-2 对于梯形底角变化时的计算
• 4-3-3 考虑系缆角度
• §4-4 梯形锚板锚-土脱离的计算结果与分析
• 4-4-1 对于埋深的考察
• 4-4-2 对于梯形底角变化时的计算
• 4-4-3 考虑锚板系缆角度
• §4-5 小结
• 第五章 结论与展望
• §5-1 结论
• §5-2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果