巖土數(shù)值分析

(2009-2010學(xué)年第二學(xué)期巖土工程數(shù)值分提交日期201071(2009-2010學(xué)年第二學(xué)期巖土工程數(shù)值分提交日期201071簽名 土木與交通學(xué)課課程名巖土工程數(shù)值分學(xué)位類任課教劉庭教師評(píng)語(yǔ)成績(jī)?cè)u(píng)定 任課教師簽名 年月巖土數(shù)值分一，對(duì)巖土數(shù)值分析的認(rèn)巖土數(shù)值分一，對(duì)巖土數(shù)值分析的認(rèn)和節(jié)點(diǎn)力Fe選定合適的位移插值函數(shù)，得出單元內(nèi)任一點(diǎn)的位移(x,y)與單元節(jié)位移的關(guān)系(x,y)N(x,y)（1-式中N(x,y)為單元形狀函數(shù)，僅與單元節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及其相應(yīng)的坐標(biāo)變量有關(guān)（3）求出單元應(yīng)變(x,y)與節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系(x,y)B（1-式中B為單元的幾何矩陣（4）求出單元應(yīng)力(x,y)與節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系因?yàn)椴牧系膽?yīng)力-(x,y)D(x,（1-2(x,y)D(x,y)DB（6）求出節(jié)點(diǎn)力Fe和節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系。（1-v（1-因 節(jié)點(diǎn)力Fe和節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系式（1-（7）形成總剛度矩陣，得出整個(gè)模因 節(jié)點(diǎn)力Fe和節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系式（1-（7）形成總剛度矩陣，得出整個(gè)模型的節(jié)點(diǎn)力F與節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系FK（1-其中總剛度矩陣K是由單元?jiǎng)偠染仃嚢凑展?jié)712-SCoulombn接觸單元。G1x E y （1-EG z GEE————E2(1G——G在有限元計(jì)算中以矩陣形式表達(dá)的彈性單元體應(yīng)力矢量及應(yīng)變矢量xxyy z，z（1-xyxyyz D（1-其中為彈性模量矩陣，其可用以下矩陣表示：0000000001D（1-其中為彈性模量矩陣，其可用以下矩陣表示：00000000010000001000000000D (1)(12)12在實(shí)際的工程中，Mohr-土體模型得到了比較廣泛的應(yīng)用。Mohr-Coulomb就不斷發(fā)展直至破壞，破壞準(zhǔn)則也就是屈服準(zhǔn)則，所以，Mohr-Coulomb圖1-1Mohr-Coulomb理想彈塑性模型的破壞準(zhǔn)Mohr-Coulomb理想彈塑性模型的破壞準(zhǔn)則（1-1）1313sinc（1-221——3——c————二、帶豎向錨索雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同預(yù)c————二、帶豎向錨索雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同預(yù)應(yīng)力下有限元分150m×30m在建立有限元模型時(shí)基坑外土體取基坑深度的3倍25m，基坑內(nèi)根據(jù)對(duì)稱性取基坑寬度的一半15m，垂直方向取基坑開(kāi)挖深度的3整個(gè)計(jì)算模型寬度516m600mm×600mm的矩形截面，樁頂蓋3000mm×500mm1.8m（3倍樁徑2-1Goodman接觸面單元。灌注樁與樁頂蓋板之間為連續(xù)單元。網(wǎng)格在支護(hù)結(jié)338902-32-2-1Goodman接觸面單元。灌注樁與樁頂蓋板之間為連續(xù)單元。網(wǎng)格在支護(hù)結(jié)338902-32-2-2模型有限2-2模型有限元網(wǎng)2-3支護(hù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)2-4接觸單元網(wǎng)2表2-1表2-22-3支護(hù)結(jié)構(gòu)網(wǎng)2-4接觸單元網(wǎng)2表2-1表2-2只是起到一個(gè)限制作用，也就是說(shuō)只要接觸面處的切向應(yīng)力沒(méi)有達(dá)tfc為了防止接觸面不出現(xiàn)破壞，在建立接觸時(shí)，盡量把c、現(xiàn)。接觸面參數(shù)見(jiàn)表2-3表2-1土層物理力學(xué)參Ec厚度182734表2-2支護(hù)結(jié)構(gòu)材料參2-2734表2-2支護(hù)結(jié)構(gòu)材料參2-接觸面參數(shù)設(shè)法向剛度模量切向剛度模量粘聚力內(nèi)摩擦角3預(yù)應(yīng)力錨桿的彈性模量為2×105mPa，等效為桁架截面面積0.001m218m模型的邊界條件與施工步驟第一步和第四步的設(shè)置方法如圖2-5預(yù)應(yīng)力錨桿的彈性模量為2×105mPa，等效為桁架截面面積0.001m218m模型的邊界條件與施工步驟第一步和第四步的設(shè)置方法如圖2-5圖2-5定義施工步基坑開(kāi)挖前施工豎向錨索（即：施加錨索的目的為減小基坑位移kN，500kN650kN、300kN2-6帶豎向錨索雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)示意4300kN預(yù)應(yīng)力的情況（源模型2-72-82-72-82-6帶豎向錨索雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)示意4300kN預(yù)應(yīng)力的情況（源模型2-72-82-72-82-72-8300kN1.5m處44.9%186.01kN·m240.96kN·m186.01kN·m240.96kN·m300kN預(yù)應(yīng)力后，樁底部分所起的作用越來(lái)越小，也就是說(shuō)，施加300kN預(yù)應(yīng)力后，減小樁長(zhǎng)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響將明顯減小。550kN2-92-10所示。2-92-10由圖2-92-10可以看出，豎向錨索施加50kN預(yù)應(yīng)力后，雙排樁位移及降為53.681mm，位移減小8.307mm，雙排樁的變形模式基本未發(fā)生變化。最大426.97kN·m435.42kN·m三、基坑開(kāi)挖過(guò)程中開(kāi)挖不同厚度時(shí)施加預(yù)應(yīng)力錨索的不同影圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-1雙排樁預(yù)留孔洞示圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-1雙排樁預(yù)留孔洞示4m、8m為例。14m圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-2水平位移圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-3排樁彎4m土層后再施加預(yù)應(yīng)力的變形和彎矩情況如圖錯(cuò)誤!圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-排樁彎圖錯(cuò)誤!-4水平位比較圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-和圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-4m再施加預(yù)應(yīng)力后，雙排樁位移最大的位置由樁頂轉(zhuǎn)移3m16.698mm11.756mm4.942mm，降幅29.6%16.698mm13.733mm3.965mm，降幅由原來(lái)的“下彎形”變成“上翹形”比較圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-和圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文62.90kN·m變?yōu)橹?43.56kN·m180.66kN·m287.2%；最大負(fù)彎矩從后排轉(zhuǎn)移到前排，最55.767kN·m50.286kN·m5.4819.8%。為7.5m，后排樁反彎點(diǎn)位置距坑頂距離由原來(lái)的4.0m降為6.2m，雙排樁的彎矩基坑開(kāi)挖至坑底再施加預(yù)應(yīng)力的變形和彎矩情況如圖錯(cuò)誤!圖圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-6水位圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字-樁彎排比較圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-和圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文比較圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-和圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-可知，后排樁反彎點(diǎn)位置距坑頂距離由原來(lái)的4.0m降為6.2m，雙排樁的彎228m8m土層的位移和彎矩如圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-、圖錯(cuò)圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-8水平圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-9圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-8水平圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-9位樁彎300kN預(yù)應(yīng)力錨索的位移和彎矩如圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-10水位圖錯(cuò)誤!文檔中沒(méi)有指定樣式的文字。-排樁彎可知，當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)挖至坑底再施加豎向錨索后，雙排樁最大位移由原來(lái)的31.684mm2.002mm6.7%186.01kN·m240.96kN·m235.52kN·m5.442.3%186.01kN·m240.96kN·m235.52kN·m5.442.3%力錨索抗滑樁加固邊坡分析——是否考慮抗滑樁與巖土體間的接觸有限元分析結(jié)果11m×1m12m，其中，樁中-3m314m8m25235054-14-34-24-1源模型的有限元4-2錨索和抗滑樁網(wǎng)圖4-3樁土接觸單元及錨索摩擦界面網(wǎng)24-土層物理力學(xué)參EμγCφ12344-2錨索和抗滑樁網(wǎng)圖4-3樁土接觸單元及錨索摩擦界面網(wǎng)24-土層物理力學(xué)參EμγCφ12344-錨索、抗滑樁材料參EμC304-接觸面參內(nèi)摩擦角4-4樁單元摩擦界面最終剪力3最終剪力3GTS。XY方向位移。44-4支護(hù)后邊坡水平4-5支護(hù)后邊坡最大塑性剪應(yīng)54-7、4-8、4-9，可見(jiàn)，樁身彎矩、剪4-7），最大剪力：-322kN（4-8），樁頂最大水平位移：9.9mm（4-9）4-圖4-8不考慮樁4-圖4-8不考慮樁土接觸樁身剪力分不考慮樁土接觸樁身彎矩分4-9不考慮樁土接觸樁身水平位6（4-10），最大剪力：112kN（4-11），樁頂最大水平位移：10.1mm（4-12）圖4-10考慮樁土接觸圖4-10考慮樁土接觸樁身彎矩分圖4-11考慮樁土接觸樁身剪