大直徑圓筒結(jié)構(gòu)

1、基床式 淺埋式 深埋式（插入式） 1.材料：多為鋼筋混凝土或鋼2.尺寸：徑高比大于0.5，直徑D應(yīng)大于3m, 厚徑比小于0.03，壁厚t可取200mm400mm, 圓筒高度H取決于筒頂和筒底高程。3.工作原理：依靠其自身重量以及內(nèi)部和上部填料 的重量來承受外部荷載的作用, 維持其穩(wěn)定性。用鋼量較少抗震性好1.可以直接應(yīng)用在軟土地基上, 特別適用于基礎(chǔ)軟弱的海域建造深水碼頭及其它海工建筑物2.快速成島需求(日本的關(guān)西機(jī)場）2002年長江口航道整治二期導(dǎo)流堤試驗(yàn)段4個直徑12m，高22.2m的混凝土結(jié)構(gòu)的大直徑圓筒工程實(shí)踐，是我國真正意義上大直徑圓筒振沉工藝的典型案例。 1.筒內(nèi)填料壓力：有底圓筒

2、采用楊森公式法，無底圓筒則可采用竺存宏提出的經(jīng)驗(yàn)公式，筒內(nèi)填料壓力沿筒高可分三個區(qū)域計(jì)算（如圖所示）。楊森公式法BC段填料垂直壓力：竺存宏經(jīng)驗(yàn)公式竺存宏認(rèn)為，影響筒內(nèi)填料壓力的主要因素有兩個：1.筒內(nèi)外土體的高差2.大圓筒的地基土性狀判斷有無底有底無底h0=h剛性地基h0h非剛性地基2.筒后回填土壓力 在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算中，為簡化計(jì)算，一般用假想平面墻背代替實(shí)際的曲面墻背，偏于安全。假想平面墻確定的方法： 靠近圓筒軸線的某一個垂直平面。其距離x 一般為（0.350.38）D，則此假象平面圓筒后切面的距離為（R x），如下圖：深度h1段以下采用矩形分布，其值與建筑物入土部分的水平位移和地基土密度有關(guān)

3、，可按下式計(jì)算：計(jì)算筒前土抗力時，假定以與圓筒外緣相切的平面為計(jì)算平面。3.筒前土抗力4.筒周土壓力簡化計(jì)算法：切瓦列夫公式較為精確的計(jì)算法：從兩個相鄰圓筒之間的土體微分單元的平衡進(jìn)行分析研究，推導(dǎo)出計(jì)算大圓筒土壓力平面分布的一組新公式：若假設(shè)X 方向應(yīng)力對r和沒有影響，K = 0; Y 方向應(yīng)力y不隨y而變化; 徑向力和切向力的關(guān)系與 無關(guān)不考慮xy 平面上的剪切力作用，由x 方向力的平衡條件得:由y 方向力的平衡條件得:求解的基本微分方程：切瓦列夫公式5.波浪力港口工程技術(shù)規(guī)范推薦的大直徑圓筒波浪力計(jì)算方法：其實(shí)質(zhì)是借助直立堤的有關(guān)計(jì)算公式, 然后引入某些相關(guān)修正系數(shù)。新的思路：只要有大量

4、的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù), 就可以通過多元線性回歸分析的方法對波浪荷載進(jìn)行研究, 而不考慮結(jié)構(gòu)物周圍的波浪形態(tài)?？紤]到的影響因素有:波高H0;筒前波高H;波數(shù)k;水深及結(jié)構(gòu)尺寸筒徑R等因素。綜合考慮波浪要素、圓筒直徑和水深對波浪力分布的影響?；埠蜏\埋式大直徑圓筒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析與一般的重力式結(jié)構(gòu)類似，這里需要著重討論的是插入式大直徑圓筒結(jié)構(gòu)筒前土抗力參與其穩(wěn)定性的維持，具有樁土相互作用的性質(zhì)通過填料與筒壁的摩擦力來考慮填料對抗傾穩(wěn)定性所起的作用穩(wěn)定性的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：允許的位移和轉(zhuǎn)角假設(shè)圓筒的轉(zhuǎn)動點(diǎn)距離筒頂高h(yuǎn)u，hu為與各種參數(shù)相關(guān)的量，圓筒的水平位移為u，豎直位移為v，轉(zhuǎn)角為。圓筒失穩(wěn)過程為

5、從C 點(diǎn)運(yùn)動到C。傾覆破壞轉(zhuǎn)動點(diǎn)高度一般位于筒底以上（0.150.25） 倍大圓筒筒高處在實(shí)際工程中，大圓筒的設(shè)計(jì)是以筒底為轉(zhuǎn)動點(diǎn)來設(shè)計(jì)的。而轉(zhuǎn)動點(diǎn)的上升導(dǎo)致負(fù)位移增大，基底拉應(yīng)力增大，因此，傳統(tǒng)的以筒底為轉(zhuǎn)動點(diǎn)的穩(wěn)定計(jì)算方法其位移計(jì)算結(jié)果不符合實(shí)際。因此導(dǎo)致一些已建的按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的實(shí)際工程產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。填料抗傾模式隨筒徑的增大而變化,抗傾能力與筒徑大小密切相關(guān)。筒內(nèi)填料抗傾模式重力式過渡式平面擋土墻式筒徑D設(shè)：D0為筒內(nèi)填料可作為重力模式參加抗傾作用的最大內(nèi)徑， D1為筒內(nèi)填料可近似用擋土墻模式計(jì)算抗傾作用的最小內(nèi)徑則：1.重力式 （D D1 ）由于大圓筒無底, 在大圓筒傾斜過程中, 筒內(nèi)

6、填料的層間發(fā)生相互錯動, 其形狀將由正圓柱體變成斜圓柱體.而筒壁的垂直摩擦力不可能使筒內(nèi)填料由正圓柱體變成斜圓柱體, 故必須有水平力作用, 該水平力即為筒內(nèi)前、后壁的主動土壓力與被動土壓力.當(dāng)筒的直徑相當(dāng)大時, 筒壁的圓弧段可近似地用直線段來代替,作用在筒內(nèi)壁上的力可近似用平面擋土墻的公式計(jì)算.4.（D ）此時的圓筒將退化成平板, 筒內(nèi)填料作用在筒壁上的土壓力可以用兩座平面擋土墻來近似代替, 代替筒內(nèi)前壁的平面擋土墻上作用主動土壓力, 代替筒內(nèi)后壁的平面擋土墻上作用被動土壓力.在計(jì)算筒內(nèi)填料的抗傾力時, 還要考慮筒內(nèi)填料與兩座擋土墻內(nèi)壁之間的摩擦力所產(chǎn)生的摩擦力矩.大直徑圓筒結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式相比具有巨大的優(yōu)越性, 完全可以適用于大型深水靠船或防護(hù)建筑物, 特別是在淤泥質(zhì)河口、海岸地帶具有不可替代性, 結(jié)合我國的具體國情更具有重要的推廣價值, 如果能對結(jié)構(gòu)在各種工況中與波浪相互作用的關(guān)系的研究進(jìn)一