黏土中桶式基础的宏单元模拟
发布时间：2021-02-25 09:58
本研究旨在对黏土中的桶式基础进行从完整的有限元分析到简化的宏单元的建模。首先通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的黏土中吸力桶基础。为保证模拟结果的可靠性,采用了硬化土模型（HS）对正常固结黏土地基进行模拟。通过对比离心试验验证了使用HS模型的有限元分析的有效性,并通过径向位移试验进一步延伸到V-H-M（竖向力-水平力-弯矩）空间的破坏模式研究,并在此基础上,提出了的V-H-M空间三维破坏包络面公式。接着,应用此三维破坏包络面公式,采用亚塑性框架提出了黏土中桶式基础的宏单元设计模型。通过与试验结果的比较,验证了宏单元模型在模拟单调和循环荷载条件下桶式基础的强度与变形响应的有效性。所提的宏单元模型对于海洋岩土工程设计实践将很有帮助。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
维破坏包络面拟合结果50–300–20–100H/kN501000V/kN1–502
第11期陈佳莹等：黏土中桶式基础的宏单元模拟3829(a)试验K1-3，大变形弯矩荷载下的循环加载(b)室内试验(c)现场试验(d)宏单元模拟结果图7试验和预测结果的比较Fig.7Comparisonofexperimentalresultsandpredictions4结语本文首先通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的黏土中吸力桶基矗为保证模拟结果的可靠性，采用了硬化土模型（HS）对正常固结黏土地基土进行了模拟。通过对比离心试验验证了使用HS模型的有限元分析的有效性，并通过径向位移试验进一步延伸到V-H-M（竖向力-水平力-弯矩）空间的破坏模式研究，并在此基础上，提出了V-H-M空间三维破坏包络面的解析表达式，以描述桶基础的三维强度问题。接着为了描述桶基础的变形问题，应用此三维破坏包络面公式，采用亚塑性框架提出了黏土中吸力桶基础的宏单元设计模型。通过将预测结果与试验结果进行比较，表明所开发的宏单元模型能够再现单调和循环荷载作用下黏土中吸力桶基础的非线性特性。与使用同一问题的经典有限元分析相比，使用宏单元模型时的计算成本低，鲁棒性强，这使得宏单元模型在海洋工程领域的基础设计中具有重要的实际应用价值。参考文献[1]ZHANGP,DINGH,LEC.Installationandremovalrecordsoffieldtrialsfortwomooringdolphinplatformswiththreesuctioncaissons[J].JournalofWaterway,Port,Coastal,andOceanEngineering,2013,139(6):502-517.[2]李大勇,吴宇旗,张雨坤,等.砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J].岩土力学,2017,38(4):985-992.LIDa-yong,WUYu-qi,ZHANGYu-kun,etal.Determinationofsuctionrangeforpenetrationofsuctioncaisso
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J]. 李大勇,吴宇旗,张雨坤,高玉峰. 岩土力学. 2017(04)
[2]软土中吸力式桶形基础倾覆承载性能离心模型试验[J]. 朱斌,应盼盼,邢月龙. 岩土力学. 2015(S1)
[3]复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型[J]. 范庆来,郑静. 土木建筑与环境工程. 2014(03)
[4]海上风电机组吸力式桶形基础承载力分析与设计[J]. 朱斌,应盼盼,郭俊科,张文龙,孔德琼,陈云敏. 岩土工程学报. 2013(S1)
[5]复合加载条件下沉箱基础稳定性的三维效应[J]. 范庆来,李璞晟,倪宏革,栾茂田. 岩土力学. 2011(S1)
本文编号：3050803
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(11)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
维破坏包络面拟合结果50–300–20–100H/kN501000V/kN1–502
第11期陈佳莹等：黏土中桶式基础的宏单元模拟3829(a)试验K1-3，大变形弯矩荷载下的循环加载(b)室内试验(c)现场试验(d)宏单元模拟结果图7试验和预测结果的比较Fig.7Comparisonofexperimentalresultsandpredictions4结语本文首先通过有限元方法分析了在不同单调组合荷载作用下的黏土中吸力桶基矗为保证模拟结果的可靠性，采用了硬化土模型（HS）对正常固结黏土地基土进行了模拟。通过对比离心试验验证了使用HS模型的有限元分析的有效性，并通过径向位移试验进一步延伸到V-H-M（竖向力-水平力-弯矩）空间的破坏模式研究，并在此基础上，提出了V-H-M空间三维破坏包络面的解析表达式，以描述桶基础的三维强度问题。接着为了描述桶基础的变形问题，应用此三维破坏包络面公式，采用亚塑性框架提出了黏土中吸力桶基础的宏单元设计模型。通过将预测结果与试验结果进行比较，表明所开发的宏单元模型能够再现单调和循环荷载作用下黏土中吸力桶基础的非线性特性。与使用同一问题的经典有限元分析相比，使用宏单元模型时的计算成本低，鲁棒性强，这使得宏单元模型在海洋工程领域的基础设计中具有重要的实际应用价值。参考文献[1]ZHANGP,DINGH,LEC.Installationandremovalrecordsoffieldtrialsfortwomooringdolphinplatformswiththreesuctioncaissons[J].JournalofWaterway,Port,Coastal,andOceanEngineering,2013,139(6):502-517.[2]李大勇,吴宇旗,张雨坤,等.砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J].岩土力学,2017,38(4):985-992.LIDa-yong,WUYu-qi,ZHANGYu-kun,etal.Determinationofsuctionrangeforpenetrationofsuctioncaisso
【参考文献】：
期刊论文
[1]砂土中桶形基础吸力值的设定范围[J]. 李大勇,吴宇旗,张雨坤,高玉峰. 岩土力学. 2017(04)
[2]软土中吸力式桶形基础倾覆承载性能离心模型试验[J]. 朱斌,应盼盼,邢月龙. 岩土力学. 2015(S1)
[3]复合加载模式下海上风机圆形浅基础亚塑性宏单元模型[J]. 范庆来,郑静. 土木建筑与环境工程. 2014(03)
[4]海上风电机组吸力式桶形基础承载力分析与设计[J]. 朱斌,应盼盼,郭俊科,张文龙,孔德琼,陈云敏. 岩土工程学报. 2013(S1)
[5]复合加载条件下沉箱基础稳定性的三维效应[J]. 范庆来,李璞晟,倪宏革,栾茂田. 岩土力学. 2011(S1)
本文编号：3050803
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