沉入式大圓筒下沉過程數(shù)值模擬.pdf

1、沉入式大直徑薄壁圓筒結(jié)構(gòu)(簡稱大圓筒結(jié)構(gòu))是近年來發(fā)展起來并極具應(yīng)用前景的一種新型的水工結(jié)構(gòu)型式，具有結(jié)構(gòu)簡單、受力條件好、施工工期短、造價低、耐久性好等優(yōu)點，可用于防洪護堤、導(dǎo)流堤、碼頭以及海洋平臺等水工建筑物。該結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于具有較厚軟土層的地基上，通過軟土插入持力層。大圓筒下沉過程中，結(jié)構(gòu)與地基土體的相互作用分析是一個十分復(fù)雜的三維問題，不管是結(jié)構(gòu)本身的強度計算，還是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體變形以及地基土體的應(yīng)力狀態(tài)，目前還沒有成文的規(guī)范可

2、以借鑒，此外因為其計算工作量又大而且繁雜，也很難用常規(guī)的算法來確定其合理的力學(xué)模型。因此采用計算機數(shù)值方法是研究該課題的可行和有效的方法。
　　 本文應(yīng)用大型通用有限元軟件ANSYS建立大圓筒結(jié)構(gòu)與土體互相作用三維有限元模型，采用節(jié)點耦合與接觸面模擬大圓筒與土體的互相作用。并且以長江口工程為例，有限元法計算的下沉力與該工程中大圓筒實際下沉力相比較驗證該有限元模型的有效性。另外，本文還初步分析了大圓筒施工過程中出現(xiàn)的偏移問題，并提

3、出相應(yīng)解決辦法。主要研究工作如下：
　　 1、建立大圓筒下沉整體有限元模型，其中大圓筒和土體都采用實體單元。考慮到土體塑性等非線性，用D-P材料模擬土體，該準(zhǔn)則也定義了土體的破壞條件。
　　 2、分別用節(jié)點壓縮和接觸面模擬大圓筒與土體的互相作用，并根據(jù)它建立一系列數(shù)值方案，從中分析大圓筒下沉過程。
　　 3、結(jié)合長江口大圓筒防波堤工程實例，驗證該模型的有效性，并以此模擬計算出大圓筒靜力下沉所需的下沉力。