›› 2004, Vol. 25 ›› Issue (4): 507-513.

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

土与结构间接触面的非线性弹性-理想塑性模型及其应用

栾茂田1, 2, 武亚军2   

  1. 1. 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁 大连 116024; 2. 大连理工大学 土木水利学院岩土工程研究所,辽宁 大连 116024
  • 收稿日期:2003-02-10 出版日期:2004-04-10 发布日期:2014-07-17
  • 作者简介:栾茂田, 男, 1962年生, 教授, 博士生导师,主要从事岩土工程基本理论与数值分析、非线性土动力学与岩土地震工程等方面的教学与科研工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目资助(10172022);国家教育部跨世纪优秀人才培养计划研究基金项目资助(教技函[1999]2号)。

A nonlinear elasto-perfectly plastic model of interface element for soil-structure interaction and its applications

LUAN Mao-tian1, 2, WU Ya-jun2   

  1. 1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, School of Civil and Hydraulic Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
  • Received:2003-02-10 Online:2004-04-10 Published:2014-07-17

摘要: 将非线性弹性理论与弹塑性理论相结合,对于土与结构间接触面提出了一种非线性弹性-理想塑性模型,用于模拟土与结构相互作用体系的变形与破坏机理。推导建立了这种接触面单元的应力-应变关系和弹塑性系数矩阵,并且讨论了这种模型在基坑开挖与支护分析应用中所面临的数值计算问题。最后针对某一基坑工程实例,应用这种接触面模型进行了数值计算与分析,结果表明,该模型能够较合理地模拟接触面上的变形机理与受力状态。

关键词: 土与结构相互作用, 接触面单元, 接触面本构模型, 非线性弹性-理想塑性模型, 基坑开挖与支护, 土压力

Abstract: A nonlinear elasto-perfect plastic model of interface element is presented. The proposed model can simulate behavior of soil and structure interaction. The stress-strain relationship and nonlinear elasto-perfect plastic matrix of interface element are established based on elastoplasticity theory. The computational procedure for implementing this-type of nonlinear and inelastic interface element in the finite element methods is developed and numerical scheme is presented. Then the method is applied to numerical analyses of foundation pit excavation. Through numerical computations for an example of the foundation pit excavation and bracing, the distributions of earth pressures behind and in the front of pile wall along the depth and their variations during the excavation of foundation pit are examined. It is indicated that the proposed model can rationally simulate the stress-strain relationship of interface element and will be practically applicable.

Key words: soil-structure interaction, interface element, constitutive relationship of interface, nonlinear elasto-perfectly plastic model, foundation pit excavation and bracing, earth pressure

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