土體與結構界面復雜接觸變形行為的研究與應用.pdf

1、論文以泰州長江公路大橋南塔樁基工程為工程背景，分析了土體-結構界面在復雜應力路徑下的復雜變形行為問題，在界面復雜應力路徑下的界面行為概念的基礎上提出造型單元的概念，借助MAPLE符號計算軟件和ABAQUS有限元分析軟件進行造型單元算法編程、用戶單元子程序二次開發(fā)以及相關工程模型的計算與分析。本文主要的研究內(nèi)容和取得的成果如下：
　　 (1)根據(jù)接觸非線性理論和樁-土物理力學特性不同的特點，建立樁-土界面接觸單元，首先推導能以反映

2、樁-土界面滑移的剛度矩陣，然后提出處理滑移變形的均勻化方法。
　　 (2)采用ABAQUS軟件的用戶子程序接口，編制樁-土界面接觸單元，可以描述接觸單元在循環(huán)荷載作用下的塑性應變增長和殘余相對位移，在荷載水平分量作用下的界面脫開現(xiàn)象，以及接觸剛度的非線性增長與衰減特性。這樣，樁-土界面的一些重要特性可以通過有限元的方法得以體現(xiàn)。
　　 (3)結合前人的相關試驗和理論成果，提出了反映界面在復雜應力路徑下的行為特性的界面行為

3、概念，并將應用于計算機輔助幾何設計中的Nurbs樣條曲線引入到造型單元中。給出了樣條造型單元的變形求解方法，用Maple軟件編程產(chǎn)生數(shù)據(jù)并建立數(shù)據(jù)庫，并用ABAQUS軟件的用戶子程序接口調(diào)入數(shù)據(jù)和配合單元子程序接口編制樁-土界面接觸單元。結果表明，這種造型單元可以很好地模擬復雜應力路徑下的土體-結構界面的復雜變形行為，指出了其廣泛的應用前景。
　　 (4)通過對泰州長江公路大橋南塔群樁基礎的靜力計算分析，驗證了在大型橋樁系統(tǒng)中，

4、利用ABAQUS軟件的用戶單元子程序接口進行二次開發(fā)，編制樁-土接觸單元，并與其它有限元三維模型結合并進行分析的可行性，為在大型有限元模型中進行局部單元二次開發(fā)提供實踐依據(jù)。同時，靜力計算分析的結果也有相應的工程參考價值。
　　 (5)以大直徑超長鉆孔灌注樁為研究對象，研究了有限元模型中樁-土界面不同設置對超長樁荷載傳遞性狀的影響，對單樁與群樁的特點分別予以探討。
　　 最后，得到了本文研究工作的主要結論，對進一步研究工