竖向荷载作用下浅基础的层状地基强度和变形有限元分析

摘要

该文以有限元-无限元耦合的数值方法用FORTRAN90语言编制了竖向荷载作用下浅基础地基的非线性、弹塑性三维分析程序,分析中采用的土的本构模型有非线性的邓肯-张模型、成都科大K-G模型和弹塑性的修正剑桥模型、殷宗泽双屈服面模型、Drucker-Prager模型.利用该程序,该文对浅基础的地基分均质地基和层状地基两类情况分别进行了分析.对均质地基情况,分析了基底中心点的p～s沉降曲线、不同等级荷载下塑性区开展的不同深度情况及地基的极限承载力.对层状地基情况,通过对六种不同组成的层状地基各自基底中心点的p～s沉降曲线、不同等级荷载下层状地基中塑性区开展的不同情况及层状地基的极限承载国分析结果的比较得到了一些浅基础的层状地基强度变形变化规律.同时文中还用ANSYS有限元软件对这两类地基情况进行了弹塑性分析,分析中地基土采用Drucker-Prager本构模型.另外,对各地基情况还用规范GBJ7-89进行了相应的地基沉降及承载力设计值计算.在两类地基情况中均对该文程序、ANSYS有限元软件、规范GBJ7-89的计算结果进行了比较,结果表明,该文的有限元数值分析方法可将地基的沉降及承载力分析结合起来,可求得各级荷载下地基的非线性沉降变形、地基土体塑性区的开展情况和地基的极限承载力,能反映竖向荷载作用下浅基础地基的实际工作机理.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1浅基础地基概述

1.2研究目的与意义

1.3浅基础地基的研究现状

1.3.1浅基础地基承载力的确定

1.3.2浅基础地基沉降的确定

1.4本文的工作

2数值分析方法

2.1有限元

2.1.1有限元的提出和发展

2.1.2有限元基本思路

2.1.3有限元方法主要的基本特点和优越性

2.1.4有限元方法使用上的局限性和困难

2.1.5目前有待进一步研究的课题

2.1.6本文有限元程序编制的依据

2.2无限元法

2.2.1无限元的提出和发展

2.2.2一维映射无限元

2.2.3三维八节点等参单向无限元

3本构模型

3.1邓肯一张(Duncan-Chang)模型

3.2成都科技大学K-G模型

3.3修正剑桥模型

3.3.1基本假定

3.3.2本构方程

3.3.3弹塑性矩阵

3.3.4弹性常数的确定

3.3.5应力调整

3.4殷宗泽双屈服面模型

3.4.1模型基本假定

3.4.2基本方程

3.4.3双屈服面弹塑性矩阵

3.4.4应力水平调整

3.5Drucker-Prager模型

3.5.1本构方程

3.5.2弹塑性矩阵

3.5.3材料参数的确定

3.5.4应力调整

4竖向荷载作用下浅基础层状地基的数值分析程序

4.1程序说明

4.2程序的特点

4.3增量中点刚度法

4.4程序主框图

4.5主要子程序之间的调用关系示意图

4.6主要子程序简介

5竖向荷载作用下浅基础地基强度和变形数值计算及结果分析

5.1均质地基情况

5.1.1算例说明

5.1.2用本文程序计算分析

5.1.3用ANSYS有限元软件计算分析

5.1.4按建筑地基基础设计规范∞J7-89计算

5.1.5各方法计算结果的比较

5.2层状地基情况

5.2.1算例说明

5.2.2用本文程序计算分析

5.2.3用ANSYS有限元软件计算分析

5.2.4按地基基础设计规范GBJ7-89计算

5.2.5各方法计算结果的比较

5.3本章小结

5.3.1均质地基情况

5.3.2层状地基情况

6结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献