循環(huán)荷載作用下軟土中錨固基礎(chǔ)變形過程擬動(dòng)力算法研究.pdf

1、深海環(huán)境中錨固基礎(chǔ)不僅承受上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的工作靜荷載，還要承受風(fēng)、浪等通過張緊錨索傳來的循環(huán)荷載。本文利用擬動(dòng)力粘彈塑性模型，針對(duì)工作靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下軟粘土中錨固基礎(chǔ)位移循環(huán)累積過程的擬動(dòng)力有限元計(jì)算方法進(jìn)行了研究，包括以下幾個(gè)方面：
　　利用ABAQUS有限元軟件的用戶自定義材料子程序UMAT，將等效粘彈性本構(gòu)嵌入ABAQUS增量求解主程序中，考慮循環(huán)荷載作用歷史的影響，結(jié)合等效線性算法反映循環(huán)荷載作用下軟粘土不排水循環(huán)

2、應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)。針對(duì)動(dòng)力響應(yīng)分析中土單元八面體剪應(yīng)變時(shí)程曲線有無上翻的情況，確定土單元的八面體循環(huán)剪應(yīng)變，克服了土單元八面體剪應(yīng)變時(shí)程曲線因上翻而導(dǎo)致其八面體循環(huán)剪應(yīng)變計(jì)算不準(zhǔn)確的問題。結(jié)合蠕變理論描述土單元的應(yīng)變循環(huán)累積響應(yīng)，形成一種不通過詳細(xì)追蹤土單元循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變時(shí)程即可分析工作靜荷載和循環(huán)動(dòng)力荷載共同作用下飽和軟粘土中錨固基礎(chǔ)位移發(fā)展過程的擬動(dòng)力增量粘彈塑性有限元算法。
　　通過編制的腳本程序Python，將描述土單元?jiǎng)恿憫?yīng)

3、的等效線性計(jì)算過程與描述土單元應(yīng)變循環(huán)累積響應(yīng)的計(jì)算過程連接起來，使整個(gè)擬動(dòng)力有限元計(jì)算過程在ABAQUS、PYTHON和MATLAB操作平臺(tái)之間自動(dòng)切換，最終在ABAQUS環(huán)境中完全實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成整個(gè)分析過程，減少了分析過程中人工的反復(fù)操作和出錯(cuò)概率，提高了分析效率。
　　采用擬動(dòng)力粘彈塑性有限元算法，針對(duì)飽和均勻軟粘土中張緊式吸力錨在靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下變形失穩(wěn)過程的模型試驗(yàn)進(jìn)行有限元數(shù)值仿真模擬，并將數(shù)值仿真結(jié)果

4、與試驗(yàn)測得結(jié)果對(duì)比。結(jié)果表明，有限元計(jì)算得到吸力錨基礎(chǔ)的循環(huán)位移與模型試驗(yàn)結(jié)果較為吻合，循環(huán)累積位移隨循環(huán)荷載作用次數(shù)的變化趨勢與模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。
　　在以上研究的基礎(chǔ)上，將擬動(dòng)力算法擴(kuò)展到模擬分層飽和軟粘土中法向承力錨位移發(fā)展過程的模型試驗(yàn)中。結(jié)果對(duì)比表明，隨著循環(huán)荷載作用次數(shù)的增加，系泊點(diǎn)處沿法向的位移逐漸循環(huán)累積，累積趨勢逐漸減緩，有限元位移時(shí)程曲線與模型試驗(yàn)結(jié)果的整體趨勢基本一致。進(jìn)一步驗(yàn)證了擬動(dòng)力有限元計(jì)算方法評(píng)價(jià)