沉入式大圓筒防波堤穩(wěn)定性的三維彈塑性靜動(dòng)力數(shù)值分析.pdf

1、沉入式大圓筒防波堤是適應(yīng)于軟土地基的一種海岸結(jié)構(gòu)，在波浪持續(xù)作用下土體發(fā)生軟化和塑性變形累積是導(dǎo)致該種結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定破壞的主要原因之一。
　　 目前，大多數(shù)對(duì)沉入式大直徑圓筒的數(shù)值模擬都把土體簡(jiǎn)化成彈簧元，對(duì)軟土的土性考慮很少，尤其是沒(méi)有考慮循環(huán)荷載下軟粘土的動(dòng)力特性；同時(shí)研究方法大多為靜力方法，而大直徑圓筒結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、破壞形式及軟土地基的土性參數(shù)在波浪作用下都具有明顯的動(dòng)態(tài)特征。針對(duì)現(xiàn)階段沉入式大圓筒數(shù)值模擬中存在的問(wèn)題，本

2、文以有限元軟件ABAQUS作為分析平臺(tái)，建立了波浪荷載作用下沉入式大圓筒防波堤結(jié)構(gòu)的三維彈塑性有限元-無(wú)限元-接觸元非線性靜力耦合分析模型及動(dòng)力耦合分析模型。近場(chǎng)域土體采用擴(kuò)展的Drucke-Prager彈塑性本構(gòu)模型，用有限元模擬，遠(yuǎn)場(chǎng)域土體采用水平無(wú)限元模擬。在圓筒內(nèi)外壁及底面與圓筒內(nèi)外土體之間設(shè)置主從接觸面，采用硬接觸和庫(kù)倫摩擦本構(gòu)模型分別模擬土體與結(jié)構(gòu)接觸面上的法向與切向接觸特性。靜力模型中采用N-R方法求解，動(dòng)力模型中采用接觸

3、點(diǎn)對(duì)搜索算法，以精確模擬土體與結(jié)構(gòu)接觸面的張開(kāi)與閉合等非線性動(dòng)接觸特性，并運(yùn)用顯式非線性動(dòng)態(tài)分析方法求解。
　　 在靜力分析模型中，提出了沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判斷的四種標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合算例，進(jìn)行了沉入式大圓筒穩(wěn)定性研究，對(duì)比了土體分別采用彈性模型和彈塑性模型及表層土體被沖刷時(shí)對(duì)沉入式大直徑圓筒穩(wěn)定性的影響，還提出了一種確定大圓筒傾覆轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的方法，并分析了大圓筒內(nèi)外壁的土壓力分布狀況。在動(dòng)力分析模型中，對(duì)大圓筒結(jié)構(gòu)和軟土地基相互作用