沉入式大圓筒穩(wěn)定性分析的簡化及三維彈塑性有限元方法.pdf

1、大直徑圓筒新型結構之所以被國內(nèi)外廣泛關注，是因為其自身具有諸多優(yōu)點，如適合淤泥質(zhì)海岸軟土地基、工程造價低、施工工期短、耐久性好。但由于大圓筒結構自身具有某些特點，而且筒內(nèi)填料及地基土對結構作用的機理比較復雜，目前存在的簡化方法和數(shù)值方法計算所得差異較大，其穩(wěn)定性設計方法成為其應用的關鍵問題。 本文采用平面簡化模型和三維彈塑性有限元模型，對沉入式大圓筒結構穩(wěn)定性問題進行了研究。計算分析表明，兩種方法的計算結論能夠較好地吻合，為今后

2、平面簡化方法和三維數(shù)值分析的結合開辟了方向。 在平面簡化模型計算方面，目前計算方法大多假設圓筒圍繞軸線上某點轉動，而本文假設沉入式大圓筒結構具有繞圓筒軸線上和母線上某一點轉動兩種轉動模式。本文改進了基于無錨板樁穩(wěn)定性設計方法，針對不同的荷載情況和變位模式，提出四種計算模型并運用改進后的模型計算分析了某實際工程。通過荷載對結構的作用情況，分析得出沉入式大圓筒結構繞圓筒母線上某一點轉動的改進模型更加符合實際情況，可作為圓筒沉入深度設

3、計的參考方法。 在三維數(shù)值計算分析方面，應用非線性有限元分析軟件ABAQUS，使用本文提出的平面模型計算所得的入土深度作為已知條件，采用修正的Drucker-Prager本構模型，進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，當外部荷載較小時，二者差別不大。通過對兩種入土深度下建立的彈塑性有限元模型進行比較得出，入土深度對其泥面最大