赣榆港液化码头钢管桩承载特性与现场试验文献综述

文献综述

1.概述

随着海上风电，钻井平台等海洋工程迅速发展。钢管桩作为海洋工程中主要的基础形式，得到了广泛应用。近二十年来，在国内外发展十分迅速，设计计算理论的发展，新的结构形式、新的施工工艺与施工机械不断涌现，工程应用也日益增多，正常设计、施工的桩基础均能满足高层建筑对基础的受力和变形的要求，其应用效果良好。但在各种不正常因素的影响下，与其它土木工程结构一样，容易发生工程质量事故，桩基工程质量事故在国内外都较为普遍。结合连云港赣榆港液化烃码头建设的需要，将对钢管桩的承载力特性进行研究，包括室内数值模拟如ALE;FEM等方法；现场测试开展光纤传感器设计和黏贴，现场施工过程中施工效应跟踪观测，高应变测试，抗拔和抗压静载测试等。

1.廖从荣^[1]分析研究了桩—土与承台结构共同作用的基本理论：分析介绍了单桩在竖向荷载作用下的工作性状，包括单桩荷载传递的一般规律和特性，单桩竖向刚度的确定方法、桩的破坏模式、单桩承载力的深度效应、负摩阻力的影响和软土中摩擦桩承载力随时间增长的规律；桩在水平荷载作用下的性状，包括横向荷载作用下桩的传力特性和破坏性状、桩在横向荷载作用下的微分方程及其计算方法。结合两个工程实例，理论联系实际，说明了钢管桩用于地基加固处理的有效性及实用价值。

2.ALE (Arbitrary Lagrange-Euler)方法是连续介质力学中有两种经典的运动描述方法，描述有限元运动界面时非时也采用这两种方法。一种是Lagrange描述，网格节点固定在物质点上并随之运动，因此在描述运动边界或者运动界面时非常方便，但当物质发生大变形时常常使网格纠缠，轻则严重影响了单元的近似精度，重则使坐标变换中的Jocobian行列式的值等于零或者负数，从而使计算中止或者引起严重的局部误差；另一种是Euler描述，网格节点固定在空间，始终不动，因此在描述大变形时没有纠缠问题，但也有两个缺点：(1)网格和物质的相对运动使处理对流效应更加困难；(2)无法精确确定运动边界或者运动界面的位置。

为了克服拉格朗日描述和欧拉描述各自的缺点，Noh和Hirt在研究有限差分法时提出了ALE描述法，后来又被Hughes, Liu和Belytschko等人引入到有限元法中来。其基本思想是：计算网格不再固定，也不依附于流体质点，而是可以相对于坐标系作任意运动。由于这种描述既包含Lagrange观点，可应用于带自由液面的流动，也保留了Euler观点，克服了纯Lagrange方法常见的网格畸变的不如意之处。自20世纪80年代中期以来，ALE描述已被广泛用来研究带自由液面的流体晃动问题、固体材料的大变形问题、流固耦合问题等等。

3.FEM（Finite Element Method）方法译为有限单元法，其实际应用中往往被称为有限元分析（FEA），是一个数值方法解偏微分方程。FEM是一种高效能、常用的计算方法，它将连续体离散化为若干个有限大小的单元体的集合，以求解连续体力学问题。自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。

4.光纤传感器是一种将被测对象的状态转变为可测的光信号的传感器^[2]。光纤传感器的工作原理是将光源入射的光束经由光纤送入调制器，在调制器内与外界被测参数的相互作用， 使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调器后获得被测参数。整个过程中，光束经由光纤导入，通过调制器后再射出，其中光纤的作用首先是传输光束，其次是起到光调制器的作用。