›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (8): 2399-2403.doi: 10.16285/j.rsm.2016.08.036

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

水平受荷桩的弹性有限元虚拟加载上限分析

黄茂松1, 2,李 森1, 2,俞 剑1, 2   

  1. 1.同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092;2.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092
  • 收稿日期:2016-04-27 出版日期:2016-08-11 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:黄茂松,男,1965年生,博士,教授,博士生导师,从事岩土工程方面的科研和教学工作。
  • 基金资助:

    国家973计划课题(No. 2013CB036304);国家自然科学基金项目(No. 51579177)。

Analysis of laterally loaded pile by elastic finite element based EMSD method

HUANG Mao-song1, 2, LI Sen1, 2, YU Jian1, 2   

  1. 1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai, 200092,China
  • Received:2016-04-27 Online:2016-08-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program) (2013CB036304) and the National Natural Science Foundation of China (51579177).

摘要: 基于将塑性上限分析等效为弹性迭代计算的总量虚拟加载上限分析理论,在商业化有限元软件ABAQUS中实现了弹性有限元虚拟加载上限方法(弹性有限元T-EMSD)。应用弹性有限元T-EMSD法分析了不排水黏土中的二维水平受荷桩,其获得的荷载-位移曲线与弹塑性有限元分析结果一致,其极限承载力与塑性解相近。在极限位移加载量下弹性有限元T-EMSD法对应的上限机构从弹性始速度场开始随迭代逐渐演化,迭代收敛后的速度场和解析塑性破坏机构相似。与其他基于可变强度概念(MSD)的方法相比,弹性有限元T-EMSD法对水平受荷桩桩身的分析具有更高的精度。弹性有限元T-EMSD法最大的优势在于可在计算中自然地获得塑性机构,因而可被用于研究一些塑性机构难以构造的复杂问题,并对弹塑性数值方法进行验证。

关键词: 总量虚拟加载上限分析方法, 有限元, 应力-应变关系, 荷载-位移曲线, 不排水黏土

Abstract: Based on the fictitious loading upper bound limit analysis approach i.e. total-displacement-loading approach based on extend mobilizable strength design method (T-EMSD), by which the traditional upper bound limit analysis is equivalently converted into iteration of elastic solution, the elastic finite element based T-EMSD method is realized in commercial FEM software ABAQUS. The numerical T-EMSD method is applied to analyzing the shaft of laterally loaded pile in undrained clay. The load-displacement curves obtained by the proposed method are generally consistent with those obtained by elasto-plastic FEM, and the corresponding ultimate bearing capacities are close to plastic solutions. Under large displacements, the mechanisms underlining the elastic finite element based T-EMSD analysis transform from elastic into plastic mechanisms through iteration process, which finally become similar to the plastic collapse mechanisms. Compared with other mobilizable strength design (MSD) methods, the proposed approach are more accurate in the analysis of laterally loaded pile. Moreover, since corresponding mechanisms can be simultaneously obtained in the process of the numerical T-EMSD analysis, it can be utilized in studying complicated problems whose plastic deformation mechanisms are not acquired yet, and in verifying the results of other numerical methods.

Key words: T-EMSD method, finite element, stress-strain relationship, load-displacement curve, undrained clay

中图分类号: 

  • TU 473

[1] 刘映晶, 杨杰, 朱汉华, 尹振宇, . 一种新的高渗透性地层中盾构隧道同步注浆浆液损失的多物理场模拟方法[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2744-2756.
[2] 邓鹏海, 刘泉声, 黄兴. 隧道底板渐进破裂碎胀大变形:一种新的底鼓机制研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1512-1529.
[3] 朱彬, 裴华富, 杨庆, 卢萌盟, 王涛, . 基于随机有限元法的波致海床响应概率分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1545-1556.
[4] HANIFAH Hermil Rizki, RAHARDJO Paulus Pramono, LIM Aswin. 砂土地层圆形深基坑三维分析与测斜仪测量[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1142-1152.
[5] 王锐松, 郭成超, 林沛元, 王复明, . 富水粉土基坑装配式可回收支护开挖响应分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 843-853.
[6] 王瑞, 胡志平, 彭建兵, 王启耀, . 基于二维降阶Hermite插值的铁路路基动力响应2.5D有限元模拟[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 908-915.
[7] 赵凯, 邵帅, 邵生俊, 魏军政, 张少英, 张玉. 平面应变下原状黄土的剪切带研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 433-441.
[8] 易明星, 朱长歧, 王天民, 刘海峰, 马成昊, 王星, 张珀瑜, 瞿茹, . 启东某场地自升式平台插桩可行性试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 487-496.
[9] 李艳朋, 李志远, 胡志强, 林皋, . 基于改进比例边界有限元法的成层场地中峡 谷−地下孔洞体系的散射分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 553-562.
[10] 杨恩光, 杨立云, 胡桓宁, 汪自扬, 张飞. 单轴压缩荷载下闭合裂纹扩展的试验和数值研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 613-622.
[11] 刘映晶, 杨杰, 尹振宇, . 内部侵蚀对地下结构影响的数值分析: 在隧道渗漏问题上的应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1383-1390.
[12] 朱文波, 戴国亮, 王博臣, 龚维明, 王海波, 张宇, . 吸力式沉箱基础底部土体卸荷蠕变及其长期 抗拔承载特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 669-678.
[13] 朱文波, 戴国亮, 王博臣, 龚维明, 孙捷, 胡皓, . 吸力式沉箱底部土体循环特性 及其等效循环蠕变模型研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 466-478.
[14] 夏洋洋, 方宏远, 张超, 潘艳辉, 翟文博, 石明生, . 顶管施工对新型复合装配式支护工作井的 力学响应分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2799-2808.
[15] SHARAFUTDINOV Rafael. 三轴试验中砂土刚度的统计和回归分析及应用[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2873-2886.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李 奎,高 波. 地铁隧道下穿小河和桥梁的施工方案研究[J]. , 2010, 31(5): 1509 -1516 .
[2] 杨 冰,杨 军,常 在,甘厚义,宋二祥. 土石混合体压缩性的三维颗粒力学研究[J]. , 2010, 31(5): 1645 -1650 .
[3] 肖世国,鲜 飞,王唤龙. 一种微型桩组合抗滑结构内力分析方法[J]. , 2010, 31(8): 2553 -2559 .
[4] 叶海林,郑颖人,黄润秋,杜修力,李安洪,许江波. 强度折减动力分析法在滑坡抗滑桩抗震设计中的应用研究[J]. , 2010, 31(S1): 317 -323 .
[5] 张志沛,彭 惠,饶 晓. 软土地基注浆扩散过程数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 652 -0655 .
[6] 吴礼舟 ,张利民 ,黄润秋. 成层非饱和土渗流的耦合解析解[J]. , 2011, 32(8): 2391 -2396 .
[7] 刘 润 ,王秀妍 ,刘月辉 ,王武刚. 点支撑缺陷下海底埋管热屈曲分析[J]. , 2011, 32(S2): 64 -69 .
[8] 梁耀哲. 刚性桩复合地基的主动土压力分析[J]. , 2012, 33(S1): 25 -29 .
[9] 韩建新 ,李术才 ,李树忱 ,杨为民 ,汪 雷 . 基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究[J]. , 2013, 34(2): 342 -346 .
[10] 黄 达 ,岑夺丰 ,黄润秋 . 单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟[J]. , 2013, 34(2): 535 -545 .