發(fā)布時(shí)間：2017-04-16 01:22

  本文關(guān)鍵詞：反復(fù)荷載作用下軟土地基長(zhǎng)期沉降的數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文依據(jù)太沙基一維固結(jié)理論導(dǎo)出了變荷載作用下的彈性固結(jié)解析解,對(duì)各種形式的反復(fù)荷載進(jìn)行了詳細(xì)分析,借鑒前人對(duì)反復(fù)荷載作用下軟土地基固結(jié)理論的研究成果,并將其加以總結(jié),將固結(jié)解析式進(jìn)行一般化,以便于進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程和變換荷載類型,并用這種方法對(duì)各種荷載作用下的軟土地基固結(jié)性狀進(jìn)行了分析。固結(jié)模擬部分分別基于修正劍橋模型理論與彈性理論之上,利用ABAQUS有限元軟件及其相關(guān)子程序,分別對(duì)所列各反復(fù)荷載做了模擬,并將兩種有限元模擬結(jié)果與彈性理論數(shù)值計(jì)算結(jié)果做了詳細(xì)比較分析,得出了一些結(jié)論。彈性固結(jié)理論分析之前,首先,將梯形、矩形和三角形波的公式進(jìn)行統(tǒng)一化,以廣義梯形波表示,并對(duì)其采用傅立葉級(jí)數(shù)展開,將波形用傅立葉級(jí)數(shù)表示,只需變換廣義梯形波的參數(shù)就可以得到梯形、矩形和三角形的任意波形,表示簡(jiǎn)單而且實(shí)用;另外,采用同樣的方法,分別對(duì)廣義正弦波、廣義半正弦波和廣義余弦波進(jìn)行分析,得到各種波形下的傅立葉級(jí)數(shù)展開式;最后,對(duì)不同荷載形式下的固結(jié)偏微分方程進(jìn)行求解,得到了各種荷載作用下,透水邊界條件下彈性地基解析解的通解,利用Maple數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行編程,輸入土體參數(shù)進(jìn)行單層軟土地基的固結(jié)性狀分析。導(dǎo)出求解數(shù)據(jù),進(jìn)行繪圖與結(jié)果分析。彈性與彈塑性固結(jié)模擬在ABAQUS軟件中進(jìn)行,采用與彈性固結(jié)理論相同的荷載參數(shù),用軟件的DLOAD子程序編制循環(huán)加載,并利用UVARM用戶輸出場(chǎng)變量子程序進(jìn)行固結(jié)度等一些自設(shè)定場(chǎng)變量的輸出。導(dǎo)出計(jì)算數(shù)據(jù),繪圖并分析模擬結(jié)果。通過理論數(shù)值計(jì)算和有限元模擬,得出各種荷載50年作用下的沉降、有效應(yīng)力、固結(jié)度等,并將其結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果顯示,同樣的荷載作用下,有限元模擬的最終沉降大于彈性理論數(shù)值計(jì)算沉降值,不同的荷載類型有不同的沉降值。三種方法所得的有效應(yīng)力也有所不同,反復(fù)荷載下有限元模擬的有效應(yīng)力隨著加載次數(shù)的增加,其波動(dòng)幅度也逐漸增加,最后逐漸穩(wěn)定,它的波動(dòng)幅度要大于理論數(shù)值計(jì)算的波動(dòng)幅度。另外,三者都能反映有效應(yīng)力的滯后現(xiàn)象,但滯后時(shí)間有所不同。隨著土層深度的加深,這種滯后現(xiàn)象越顯著。固結(jié)度是反映土體變形的一個(gè)重要指標(biāo),在文中列出了各類反復(fù)荷載下的固結(jié)度對(duì)數(shù)曲線。在恒載作用下,土體的最終固結(jié)度都基本達(dá)到了100%,而反復(fù)荷載下則不能達(dá)到100%的固結(jié)度,即使加載時(shí)間無限長(zhǎng)也不能達(dá)到這個(gè)數(shù)值,不同的荷載最終的固結(jié)度也不相同,但有限元模擬得到的固結(jié)度要大于理論數(shù)值計(jì)算的固結(jié)度。本文采用三種方法對(duì)軟土地基進(jìn)行了固結(jié)分析,其中彈性理論分析采用的土體參數(shù)是按各層土體厚度折算的平均值,取為單層土體,并未按實(shí)際土層分層計(jì)算;而有限元模擬是按實(shí)際分層土體進(jìn)行分析,較接近實(shí)際。這樣算出來的結(jié)果必然存在差異,其結(jié)果可為工程實(shí)際提供參考和指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：軟土地基 反復(fù)荷載 修正劍橋模型 ABAQUS 傅立葉級(jí)數(shù) 一維固結(jié)理論 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：河南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU447;TU433
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 前言12-13
• 1.2 研究目的和意義13-14
• 1.3 研究背景與研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和思路18-20
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容18
• 1.4.2 研究思路18-20
• 第2章 荷載類型及其固結(jié)理論20-44
• 2.1 反復(fù)荷載及其傅里葉級(jí)數(shù)展開20-30
• 2.1.1 梯形荷載20-21
• 2.1.2 三角形荷載21
• 2.1.3 矩形荷載21-22
• 2.1.4 三角函數(shù)波載22-23
• 2.1.5 周期波的傅里葉級(jí)數(shù)展開23-30
• 2.2 太沙基一維固結(jié)理論30-35
• 2.2.1 太沙基一維滲透固結(jié)微分方程及其解答30-33
• 2.2.2 單向固結(jié)理論的求解33-35
• 2.3 反復(fù)荷載下軟土地基的一維固結(jié)解35-44
• 2.3.1 反復(fù)荷載下計(jì)算簡(jiǎn)圖與相關(guān)假設(shè)35-36
• 2.3.2 反復(fù)荷載固結(jié)方程解的形式36-37
• 2.3.3 各反復(fù)荷載下軟土的一維固結(jié)解答37-44
• 第3章 軟土材料及其強(qiáng)度理論44-59
• 3.1 軟土的工程性質(zhì)44
• 3.2 土體的強(qiáng)度理論44-51
• 3.2.1 屈服準(zhǔn)則和破壞準(zhǔn)則45-49
• 3.2.2 硬化規(guī)律49-50
• 3.2.3 流動(dòng)法則50-51
• 3.3 劍橋模型51-59
• 3.3.1 臨界狀態(tài)線51-52
• 3.3.2 狀態(tài)線邊界面52-53
• 3.3.3 劍橋模型53-56
• 3.3.4 修正劍橋模型56-59
• 第4章 ABAQUS軟件及工程實(shí)例介紹59-69
• 4.1 ABAQUS軟件及相關(guān)應(yīng)用介紹59-61
• 4.1.1 ABAQUS軟件概述59
• 4.1.2 相關(guān)子程序簡(jiǎn)介59-61
• 4.2 ABAQUS中修正劍橋模型表示形式61-64
• 4.2.1 模型的特點(diǎn)及適用范圍61-62
• 4.2.2 臨界狀態(tài)塑性模型62-64
• 4.3 地基模型實(shí)例64-69
• 4.3.1 地基計(jì)算實(shí)例及土體參數(shù)64-65
• 4.3.2 荷載分析與有限元模型的建立65-69
• 第5章 反復(fù)荷載下理論數(shù)值計(jì)算與ABAQUS模擬分析69-88
• 5.1 本文解析解與太沙基解的比較69
• 5.2 理論數(shù)值計(jì)算與有限元模擬對(duì)比分析69-88
• 5.2.1 不同荷載下軟土地基10年沉降分析70-75
• 5.2.2 不同荷載下軟土地基50年沉降分析75-80
• 5.2.3 不同荷載下有效應(yīng)力分析80-83
• 5.2.4 超孔隙水壓力分析83-84
• 5.2.5 不同荷載下固結(jié)度分析84-88
• 第6章 結(jié)論與展望88-90
• 6.1 本文的主要工作與結(jié)論88-89
• 6.2 進(jìn)一步研究的建議和設(shè)想89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 個(gè)人簡(jiǎn)介95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：309709