波浪作用下桩周土复杂应力路径

波浪作用下桩周土复杂应力路径与液化分析汇报内容研究意义桩土相互作用数值模型桩周土应力路径分析下一步工作研究意义平湖管线岱山登陆点海床液化是导致海洋构筑物失效的重要原因海底管线断裂海上平台倾覆研究意义应力路径对海床抗液化性能的影响地震荷载波浪荷载交通荷载

当振次较少时（10次或者20次），循环圆扭剪比循环三轴降低20％左右当振次较多时（100次或者1000次），循环圆扭剪比循环三轴降低40％左右，大于Ishihara(1984)的30％和沈瑞福(1996)的15％主应力方向角：主应力与z轴夹角研究意义桩周海床应力路径特点

纯海床：海床只受波浪荷载作用有桩海床：海床不仅受波浪作用，还受桩挤压作用纯海床受力示意图圆形应力路径有桩海床受力示意图桩土挤压汇报内容研究意义桩土相互作用ABAQUS数值模型桩周土应力路径分析下一步工作波浪作用下桩土相互作用数值模型理论基础

纯海床理论模型（Madsen（1978），Yamamoto（1978），Jeng）土体为多孔介质弹性体，土骨架和孔隙水均可压缩，满足连续性方程如下（Biot固结方程）：其中p为超静孔压，e为体应变，k为渗透系数，K’为表观体积模量，表示如下：

影响因素：土渗透系数、剪涨性、波浪荷载参数

当考虑桩土相互作用时，需分析桩土相对刚度的影响。海床表面作用有波浪荷载，满足线性波浪理论。源项波浪作用下桩土相互作用ABAQUS数值模型模型材料与几何参数海床为多孔弹性介质波浪荷载和孔压边界通过子程序二次开发实现波浪荷载采用线性波浪理论计算上部结构高50m，桩径3m，桩长30m，桩模量20GPa，C3D8R海床范围50m，海床厚度50m，土模量20Mpa，C3D8P波浪荷载和边界条件波浪作用下桩土相互作用数值模型波浪-桩波浪-海床波浪-海床：波浪-桩（循环往复荷载）：海床表面孔压边界：水深29m，周期9.8s，波长132m，符合弥散关系。汇报内容研究意义桩土相互作用数值模型桩周土应力路径分析下一步工作无桩海床模型验证

纯海床应力路径不考虑海床自重应力路径波浪作用下桩周土应力路径分析-无桩海床考虑自重应力时应力路径考虑海床自重有限深度海床应力路径并不是圆形

考虑重力时海床主应力轴并未发生连续旋转主应力角随时间变化波浪作用下桩周土应力路径分析-无桩海床有桩海床全过程分析波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床波浪传播方向桩后土t=2t=4t=6t=8t=10应力路径应力方向角应力路径影响因素t=2t=6t=10波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床只有海床受荷只有桩受荷

应力路径形状影响因素：海床上波浪荷载与桩上波浪荷载的相对比例。荷载参数分析t=2t=6t=8荷载幅值随水深变化曲线波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床水深10m时应力方向角时程海上风电机水深：10m—50m(1)周期9.8s，水深29m，波长132m

(2)周期9.8s，水深10m，波长90m水深29m时应力方向角时程桩土刚度的影响表层（5m）深层（15m）

桩土相对刚度对表层海床应力路径具有一定影响

桩具有一定的影响范围（柔性桩）柔性桩变形模式波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床表层（5m）应力路径深层（5m）应力路径刚性桩应力路径分析刚性桩变形模式刚体转动波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床表层应力路径深层应力路径桩周不同位置应力路径波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床波流共同作用波浪作用下桩周土应力路径分析-有桩海床海流使波浪参数改变：当波流同向时，表层流速增加，底层流速减小，波高减小；当波流反向时，表层流速减小，底层流速增加，波高增加。考虑自重应力影响时，波浪作用下海床主应力轴不会发生360度旋转，且深度越深，主应力轴旋转越不明显。考虑桩土相互作用的海床应力路径与纯海床应力路径具有较大差别，因此孔压累积特性也可能不同。桩土相对刚度、波浪参数和土单元深度对应力路径具有较大影响。波浪作用下桩周土应力路径分析结论：实际风和海流的相位与波浪的关系不确定，因此应力路径可能更为复杂；弹性分析和弹塑性分析可能存在差别。存在的问题：汇报内容研究意义桩土相互作用数值模型桩周土应力路径分析下一步工作下一步工作弹性分析复杂应力路径考虑复杂应力路径的本构方程模型试验验证有限元二次开