◎ 吴炳奎 广州港工程设计院有限公司



某人工岛大圆筒结构静力稳定性有限元分析

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基于某人工岛工程实例，针对其中的大圆筒围堰结构，对其在外部水平荷载作用下的静力稳定性进行有限元分析。通过建立大圆筒结构及其周围土体的三维弹塑性有限元模型，利用加载系数法分析大圆筒与土体的整体稳定性，计算得出结构的稳定性安全系数K=1.53，表明结构安全。同时，分析了结构与土体在设计荷载作用下的变形性状，并探讨了结构在极限状态下的变位及地基破坏模式。

人工岛 大圆筒结构 静力稳定性 有限元分析

1.工程概况

某人工岛东、西两侧分别与海底隧道和引桥衔接，岛上采用现浇隧道结构来完成二者间的过渡，为满足岛上隧道结构的干地施工条件，拟沿人工岛岸线布置插入式钢大圆筒，并在其内、外侧辅以抛石斜坡堤的结构方案。该设计方案典型断面如图1所示，其中大圆筒直径22.0m，壁厚16mm，筒顶高程+3.30m，圆筒底高程为-29.0m～-35.0m。筒内回填中粗砂并振冲密实，筒间净距2.0m，圆筒间副隔舱采用直线型钢板止水连接。大圆筒外侧采用抛石斜坡堤，抛石斜坡堤下部施打挤密砂桩，抛石堤身抛填10～100kg块石，块石与换填中粗砂间设置1.8m厚碎石垫层；抛石堤身外侧坡度为1∶2，外侧设置300～500kg、1.1mm厚块石垫层；外侧采用3t扭王字块护面。堤心石顶部设现浇混凝土挡浪墙，其顶标高+7.5m。

2.大圆筒静力稳定性分析

图1　大圆筒结构典型断面

图2　大圆筒结构与土体的有限元模型