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水平循环荷载下海洋腐蚀损伤桩基承载变形特性演化规律与时变可靠度研究

批准号:
52078289
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
邵伟
依托单位:
学科分类:
岩土与基础工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
邵伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
海洋环境服役桩基长期遭受海浪、潮汐及海冰等周期性水平循环荷载与海水腐蚀的耦合作用,继而导致桩基刚度的退化及桩周土的循环弱化,严重影响了海洋环境服役桩基的水平承载性能与服役安全性。因此,有必要对海洋环境下桩基水平承载变形特性与服役可靠性进行系统研究。本项目研究针对海洋环境下桩基的服役环境特点,通过开展模型桩室内模型试验、理论解析和数值模拟研究,分析研究水平循环荷载与海水腐蚀耦合作用下桩基腐蚀疲劳损伤机理,建立其腐蚀疲劳损伤理论模型;探讨水平循环荷载下腐蚀损伤桩基承载变形特性演化规律,建立水平循环荷载下腐蚀损伤桩基循环p-y曲线分析模型;构建水平循环荷载下腐蚀损伤桩基振动微分方程,建立其水平动力特性分析模型;探讨水平循环荷载下腐蚀损伤桩基失效模式,建立其水平承载时变可靠度分析模型。本项目研究成果可为海洋环境服役桩基设计、加固修复及安全可靠性评估提供重要的理论指导与评价依据。
英文摘要
Pile foundation served in marine environment is subjected to the long-term coupling effect of periodic lateral cyclic loading such as waves, tides and sea ice and seawater corrosion, which results in the degradation of pile stiffness and cyclic degradation of soil around the pile, and seriously affects the lateral bearing capacity and service safety of pile foundation in marine environment. Therefore, it is essential to conduct the systematic research on the lateral bearing deformation behavior and service reliability of pile foundation in marine environment. In view of the service environment characteristics of pile foundation in marine environment, by conducting the indoor model tests on model piles, theoretical analysis and numerical simulation, the corrosion fatigue damage mechanism of pile foundation under the coupling effect of lateral cyclic loading and seawater corrosion is studied. The theoretical model of corrosion fatigue damage of pile foundation under the coupling effect is established. The evolution law of bearing deformation behavior of corrosion-damaged pile foundation under lateral cyclic loading is investigated, and the cyclic p-y curve analysis model of corrosion-damaged pile foundation under lateral cyclic loading is established. The vibration differential equation of corrosion-damaged pile foundation under lateral cyclic loading is developed, and the analytical model of lateral dynamic behavior of corrosion-damaged pile foundation is proposed. The failure mode of corrosion-damaged pile foundation under lateral cyclic loading is investigated, and the time-dependent reliability analysis model for lateral bearing behavior of corrosion-damaged pile foundation is established. The research results of this project can provide important theoretical guidance and evaluation basis for design, strengthening and rehabilitating, and safety reliability assessment of pile foundation served in marine environment.
海洋环境服役桩基长期遭受海浪、潮汐及海冰等周期性水平循环荷载与海水腐蚀的耦合作用,继而导致桩基刚度的退化及桩周土的循环弱化,严重影响了海洋环境服役桩基的水平承载性能与服役安全性。因此,有必要对海洋环境下桩基水平承载变形特性与服役可靠性进行系统研究。本项目研究针对海洋环境下桩基的服役环境特点,通过开展模型桩室内模型试验、理论解析和数值模拟研究,分析研究水平循环荷载与海水腐蚀耦合作用下桩基腐蚀疲劳损伤机理,建立其腐蚀疲劳损伤理论模型;探讨水平循环荷载下腐蚀损伤桩基承载变形特性演化规律,建立水平循环荷载下腐蚀损伤桩基循环p-y曲线分析模型;构建水平循环荷载下腐蚀损伤桩基振动微分方程,建立其水平动力特性分析模型;探讨水平循环荷载下腐蚀损伤桩基失效模式,建立其水平承载时变可靠度分析模型。研究结果表明,腐蚀疲劳寿命随表面氯离子浓度、氯离子扩散系数、混凝土抗压强度、钢筋应力、钢筋直径和循环荷载频率的增加而降低。腐蚀疲劳寿命随着临界氯浓度和混凝土保护层厚度的增加而增加。随着服役时间的增加,桩的抗弯刚度逐渐减小,桩身最大弯矩增大,最大弯矩发生点向上移动,桩身最大水平位移增加。随着水平循环荷载次数的增多,土体刚度退化系数逐渐减小。相同深度处桩身水平位移随着暴露时间和循环次数的增加逐渐增大。在相同桩深条件下,随着桩身腐蚀程度的加剧,桩身弯矩逐渐减小。随着循环荷载幅值的增加,旋转中心的位置逐渐下移。相同暴露时间条件下,随着循环荷载幅值的增加,桩顶水平位移与桩身最大弯矩逐渐增大。在位移和弯矩两种失效准则下,锈蚀起始阶段的桩的失效概率保持不变,随后,失效概率随服役时间的增加而增加。在相同的服役时间内,随着弯矩、竖向荷载和水平荷载的增加,桩失效概率逐渐增大,然而失效概率随土体和桩身混凝土弹性模量的增加而降低。本项目研究成果可为海洋环境服役桩基设计、加固修复及安全可靠性评估提供重要的理论指导与评价依据。
海洋浪溅区FRP加固锈蚀桩基界面粘结失效机理与长期承载性能劣化研究
  • 批准号:
    52478350
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    48.00万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    邵伟
  • 依托单位:
海洋环境下预应力混凝土管桩耐久性损伤机理与水平承载性能退化规律研究
  • 批准号:
    51609135
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    邵伟
  • 依托单位:
国内基金
海外基金