软土地基上储罐的沉降分析及整体可靠度计算

论文摘要

储罐基础的沉降是地基设计中要考虑的一个重要方面,储罐地基应在荷载作用后,不至于产生过大的不均匀沉降和倾斜,不能危及到储罐的正常使用。地基变形计算的内容主要涉及到土体内的应力分布、土的应力应变关系、变形计算指标的选择、土体的侧向变形、次固结变形、上部结构与基础的刚度等复杂因素。由于软土具有强度较低、压缩性较高的特点,使规范方法在应用于软土地基上储罐基础的沉降计算得不到满意的结果。加之群罐的沉降规律由于储罐相互之间的影响较单罐更为复杂。为保证储罐的正常使用,进行软土地基上储罐的沉降分析和可靠度计算是必要的。将软土地基上储罐的沉降分析和可靠度计算成果推广到储罐的设计部门和建造施工部门,避免影响储罐寿命的不利因素,将会取得很大的经济效益和社会效益。论文首先分析了软土地基的主要基本性质和主要的物理力学特性。采用有限差分法对不同情况下地基附加应力与变形的分布情况进行了研究,分析了均质与非均质地基土附加应力与变形的分布规律,并与规范计算出的理论值及三维沉降法、有限元法的计算值进行比较,得出了有限差分法对于分析储罐地基附加应力与变形有效性。针对储罐群梅花形布置的情况,用有限差分法对群罐地基沉降进行计算,研究了储罐之间的相互影响;针对每个储罐底板考虑以下三个问题:中心与边缘的沉降差、平面倾斜即对径点的沉降差、非平面倾斜,通过数值计算寻求合理的布罐方式和储罐间距。将储罐结构和地基视为一个系统,结合影响沉降的因素,对储罐的可靠度进行了计算。首先对一次二阶矩法和蒙特卡罗法进行了比较,确定用蒙特卡罗法,选取地基的压缩模量、储罐的容积等参数对储罐的失效概率进行了计算和分析。论文研究成果可为储罐地基沉降规律理论研究和地基基础设计提供基本的理论支持和数值验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 沉降计算
• 1.2.2 结构可靠度理论
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本课题的创新性
• 第二章 软土地基基本特征
• 2.1 引言
• 2.2 软土地基的基本特征
• 2.2.1 软土地基及软土的概念
• 2.2.2 软土的基本特性
• 2.2.3 软土的主要物理力学特性
• 2.2.4 软土地基破坏的主要形式及破坏机理
• 2.3 软土地基存在的问题
• 2.3.1 沉降问题
• 2.3.2 稳定问题
• 2.3.3 液化问题
• 2.3.4 渗透问题
• 2.4 小结
• 第三章 储罐地基沉降计算方法
• 3.1 概述
• 3.2 规范方法
• 3.3 三维沉降计算法
• 3.4 有限元法
• 3.5 有限差分法
• 3.6 小结
• 3D程序简介'>第四章 有限差分法理论基础及FLAC³D程序简介
• 4.1 引言
• 4.2 有限差分方法的理论基础
• 3D 程序简介'>4.3 FLAC³D 程序简介
• 3D 程序概述'>4.3.1 FLAC³D 程序概述
• 3D 程序的特点'>4.3.2 FLAC³D 程序的特点
• 3D 程序的优缺点探讨'>4.3.3 FLAC³D 程序的优缺点探讨
• 第五章 储罐地基应力与沉降的有限差分法计算
• 5.1 引言
• 5.2 储罐地基计算模型的建立及计算方案的确定
• 5.2.1 储罐地基计算模型
• 5.2.2 计算方案
• 5.2.3 土体本构模型
• 5.3 均质地基土条件下的储罐沉降计算及分析
• 5.3.1 附加应力分析
• 5.3.2 地基沉降分析
• 5.4 非均质地基土条件下的储罐沉降分析及计算
• 5.4.1 地基附加应力分析
• 5.4.2 地基沉降分析
• 5.5 小结
• 第六章 储罐群地基变形特性研究
• 6.1 引言
• 6.2 储罐地基变形特性分析
• 6.2.1 储罐底板的碟形沉降
• 6.2.2 罐周沉降
• 6.2.3 储罐群地基变形特点
• 6.3 储罐群地基变形特性的有限差分计算与分析
• 6.3.1 工程地质概况
• 6.3.2 计算模型及有关数据和方案
• 6.3.3 地基变形沉降分析
• 6.4 小结
• 第七章 储罐的整体可靠度分析
• 7.1 引言
• 7.2 结构可靠度分析的基本概念和原理
• 7.2.1 结构分析中的不确定性
• 7.2.2 工程结构可靠度分析方法
• 7.3 储罐的整体可靠度计算模型的建立
• 7.3.1 储罐底板变形允许值
• 7.3.2 储罐底板功能函数的建立
• 7.3.3 可靠度计算参数
• 7.4 储罐的整体可靠度计算
• 7.4.1 失效概率计算步骤
• 7.4.2 计算结果分析
• 7.5 小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢