沉入式大圓筒穩(wěn)定性分析的簡(jiǎn)化及三維彈塑性有限元方法.pdf

1、大直徑圓筒新型結(jié)構(gòu)之所以被國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，是因?yàn)槠渥陨砭哂兄T多優(yōu)點(diǎn)，如適合淤泥質(zhì)海岸軟土地基、工程造價(jià)低、施工工期短、耐久性好。但由于大圓筒結(jié)構(gòu)自身具有某些特點(diǎn)，而且筒內(nèi)填料及地基土對(duì)結(jié)構(gòu)作用的機(jī)理比較復(fù)雜，目前存在的簡(jiǎn)化方法和數(shù)值方法計(jì)算所得差異較大，其穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法成為其應(yīng)用的關(guān)鍵問題。 本文采用平面簡(jiǎn)化模型和三維彈塑性有限元模型，對(duì)沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題進(jìn)行了研究。計(jì)算分析表明，兩種方法的計(jì)算結(jié)論能夠較好地吻合，為今后

2、平面簡(jiǎn)化方法和三維數(shù)值分析的結(jié)合開辟了方向。 在平面簡(jiǎn)化模型計(jì)算方面，目前計(jì)算方法大多假設(shè)圓筒圍繞軸線上某點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，而本文假設(shè)沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)具有繞圓筒軸線上和母線上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)兩種轉(zhuǎn)動(dòng)模式。本文改進(jìn)了基于無(wú)錨板樁穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方法，針對(duì)不同的荷載情況和變位模式，提出四種計(jì)算模型并運(yùn)用改進(jìn)后的模型計(jì)算分析了某實(shí)際工程。通過荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用情況，分析得出沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)繞圓筒母線上某一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的改進(jìn)模型更加符合實(shí)際情況，可作為圓筒沉入深度設(shè)

3、計(jì)的參考方法。 在三維數(shù)值計(jì)算分析方面，應(yīng)用非線性有限元分析軟件ABAQUS，使用本文提出的平面模型計(jì)算所得的入土深度作為已知條件，采用修正的Drucker-Prager本構(gòu)模型，進(jìn)行三維彈性和彈塑性有限元分析。兩種模型中，隨著外部荷載的增加，泥面最大水平位移和圓筒轉(zhuǎn)角均增加，并且彈塑性模型增加的更快。在同一種入土深度下，當(dāng)外部荷載較小時(shí)，二者差別不大。通過對(duì)兩種入土深度下建立的彈塑性有限元模型進(jìn)行比較得出，入土深度對(duì)其泥面最大