深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的二維有限元分析

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1、第24卷增刊遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)2005年4月Vol.24Suppl.JournalofLiaoningTechnicalUniversityApr.2005文章編號(hào):1008-0562(2005)增刊-0108-03深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的二維有限元分析戴繼,趙興君(遼寧工程技術(shù)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,遼寧阜新123000)摘要:針對(duì)目前深基坑研究深度及廣度仍停留在初步階段,采用二維彈塑性有限元法,模擬基坑開(kāi)挖中常用的擋墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的共同作用,針對(duì)各種不同參數(shù)的擋墻,計(jì)算擋墻、基坑周圍地面及坑地的變形,分析變形

2、與各參數(shù)的關(guān)系。得出土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的相互作用及土體隨開(kāi)挖深度增加的變化。關(guān)鍵詞:支護(hù)結(jié)構(gòu);有限元法;變形;深基坑中圖分類號(hào):TU311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A2-DFiniteelementanalysisandsimulationofdeepexcavationsDAIJi,ZHAOXing-jun(CollegeofResourceandEnvironmentEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)Abstract:Considering

3、thetheoreticalresearchofdeepexcavationwasnotenoughrecently,thispapersimulatestheinteractionofsupportingstructuresandearthindeepexcavationbyusingtwo-dimensionalelastoplasticfiniteelementmethod.Tocountervariousparameters,itcalculatesthedeformationofsupportings

4、tructure,groundsurfaceandthebottomofdeepexcavation.Italsoanalysestherelationbetweenthedeformationandeachparameters.Theresultoftheinteractionbetweenearthandsupportingstructureaswellaschangeofearthwithincreasingofdepthofexcavationisobtained.Keywords:supporting

5、structure;finiteelementmethod;deformations;deepexcavation0引言2?Rf(1?sinφ)(σ1?σ3)?Et=?1??Ei隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和工程的需要,有限元法在?2cosφ+2σ3sinφ?深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形分析中得到了應(yīng)用,它n?σ?3能模擬施工工況,求得不同工況下?lián)鯄?nèi)力、水平Ei=KiPa??(1)?Pa?位移和支撐軸力,且能取得比較符合實(shí)際的結(jié)果,m越來(lái)越被工程界所接受。?σ3?Et=KbPa??目前在深基坑結(jié)構(gòu)支護(hù)分析中二維有限元法?Pa

6、?和三維有限元法應(yīng)用較為普遍,本文將結(jié)合工程實(shí)式中:Et為切線模量;Rf為破壞比,一般土的Rr變[1]例對(duì)二維有限元法作一介紹?;?.75~0.95之間;φ為摩擦角,σ1、σ3分別為最大、最小主應(yīng)力;Pa為大氣壓或稱參考?jí)毫?Ki、Kb、1二維有限元模型n、m為由試驗(yàn)確定的常數(shù);Kt為切線體積模量。上述Et是對(duì)加載時(shí)而言,當(dāng)卸荷后再加載時(shí),彈性模1.1土的本構(gòu)模型量可定義為目前在土工計(jì)算中廣泛采用的模型有兩大類,n?σ?3一類是彈塑性模型,另一類是彈性非線性模型[2]。E=KP?(2)urura?P?a?本文

7、采用鄧肯-張?zhí)岢龅膹椥苑蔷€性模型。Kur由試驗(yàn)確定根據(jù)這一模型理論,土的彈性模量E和泊松比μ時(shí)隨著應(yīng)力狀態(tài)而變化的,不同應(yīng)力階段有不同1.2接觸面變形的數(shù)學(xué)模型的數(shù)值,可以把它們表示成應(yīng)力的函數(shù)形式由于土與圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料的彈性模量相差很大,收稿日期:2004-12-15作者簡(jiǎn)介:戴繼(1976-),男,遼寧阜新人,碩士研究生。本文編校:孫樹(shù)江增刊戴繼等:深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的二維有限元分析109在兩者的界面上常伴隨有較大的剪應(yīng)力。為了較合n當(dāng)τ<0.95τ或S<0.95時(shí),令1/G=0。f理的模擬這一情況,在界面處設(shè)置

8、接觸面單元。Desai等提出的薄層四邊形但原則避免了摩擦型接2施工過(guò)程的模擬觸面單元的這一缺陷,可以較好的反映法向變型和切向變形以及應(yīng)力的傳遞[3]。2.1初始應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算1.3.接觸面變形的數(shù)學(xué)模擬計(jì)算初始應(yīng)力場(chǎng)是為了確定土層中各點(diǎn)的初始模量和開(kāi)挖計(jì)算的起始應(yīng)力條件,計(jì)算時(shí)可采用Desai單元與普通單元一樣在平面問(wèn)題中有3收斂速度快和計(jì)算效率好的擬牛頓迭代逼近法。計(jì)個(gè)應(yīng)力分量和3個(gè)應(yīng)

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