不排水条件下的临坡条形基础承载力有限元极限分析

论文摘要

为计算作用在不排水边坡上条形基础的极限承载力,首先,根据临坡条形基础承载特性,将基础假定为刚体且基底与土体之间没有摩擦力,同时将基础的埋置深度用其两侧的超载代替,并将其视为平面应变问题,建立计算模型。然后,通过有限单元对应力场和速度场进行离散,根据上、下限定理建立节点应力和节点速度的约束方程,将外力荷载或总的内能耗散作为目标函数,建立相应的数学规划模型,并采用优化算法求解该模型,得到严格的上、下限解,在优化计算过程中对Mohr-Coulomb准则进行了双曲线近似处理。最后,在此基础上分析了坡高H、基础与坡顶的距离L、超载q、坡角β以及黏聚力Cu对极限承载力系数p/γB的影响（γ为重度,B为坡顶基础宽度,p为基础承载力）。同时将计算结果与已有成果进行对比分析,验证了该方法的正确性,总结了3种极限破坏模式,并提供了常见不排水边坡的设计计算表格,以供实际工程设计参考。研究结果表明:p/γB随H的增大先急剧减小,然后基本稳定,趋近于一固定值,临界坡高为2倍基础宽度;p/γB随基础与坡顶的距离增大而增大,且趋向于一常数;p/γB随超载的增大而线性增大,且L/B越大,增长速率越快;p/γB与坡角基本成线性关系,其值随着坡角β的增大而减小;p/γB随着黏聚力系数（Cu/γB）的增大而线性增大。

论文目录

• 0 引 言
• 1 计算原理与方法
•   1.1 单元离散
•   1.2 屈服函数方程
•   1.3 非线性规划模型的建立
•   1.4 有限元上、下限分析的计算机实现
• 2 问题描述
•   2.1 基本假定
•   2.2 数值模型
•   2.3 评价指标
• 3 计算结果与讨论
•   3.1 边坡高度的影响
•   3.2 基础与坡顶距离的影响
•   3.3 超载的影响
•   3.4 坡角的影响
•   3.5 黏聚力的影响
• 4 极限破坏模式
• 5 工程设计建议
• 6 结果对比与验证
• 7 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 赵明华,许佳准,张锐,肖尧

关键词: 道路工程,有限元,极限分析,不排水边坡,条形基础,极限承载力

来源: 长安大学学报(自然科学版) 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 湖南大学岩土工程研究所,中南大学土木工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51478187)

分类号: U416.1

DOI: 10.19721/j.cnki.1671-8879.2019.03.006

页码: 45-52

总页数: 8

文件大小: 1686K

下载量: 100