循環(huán)荷載作用下軟土中吸力錨基礎(chǔ)變形的彈塑性分析.pdf

1、 循環(huán)荷載作用下軟土中吸力錨基礎(chǔ)變形的彈塑性分析 Elasto-plastic Analysis on Deformation of Suction Anchor Foundations in Soft Clays under Cyclic Load 學(xué)科專業(yè)：巖土工程 研 究 生：王哲學(xué) 指導(dǎo)教師：王建華 教授 天津大學(xué)建筑工程學(xué)院 二零一四年十二月 摘 要 為維持海洋平臺(tái)正常工作和安全穩(wěn)定， 吸力錨基礎(chǔ)不僅要承受上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的工作

2、荷載，還要承受風(fēng)、浪等產(chǎn)生的循環(huán)荷載。因此，有必要對(duì)靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下吸力錨基礎(chǔ)的變形失穩(wěn)過(guò)程做出評(píng)價(jià)。 本文依據(jù)一個(gè)能夠描述循環(huán)荷載作用下飽和軟粘土不排水應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的增量彈塑性邊界面本構(gòu)模型， 采用歐拉切線算法建立了該本構(gòu)模型的子增量步顯式積分格式。針對(duì)該邊界面模型無(wú)彈性域、無(wú)屈服面的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)子增量步顯式積分算法做了以下修正： 將試算應(yīng)力狀態(tài)回退至邊界面上， 克服了傳統(tǒng)顯式積分算法需要修正試算應(yīng)力狀態(tài)至屈服面上、 而無(wú)彈

3、性域邊界面模型又沒(méi)有屈服面的矛盾， 提高了顯式積分算法在邊界面模型中的應(yīng)用能力； 通過(guò)試算應(yīng)力增量方向與像應(yīng)力點(diǎn)在邊界面上外法線方向的夾角大小判斷加卸載狀態(tài)， 克服了傳統(tǒng)顯式積分算法需要通過(guò)試算應(yīng)力與屈服面的位置關(guān)系來(lái)判斷加卸載狀態(tài)、 而無(wú)彈性域邊界面模型又沒(méi)有屈服面的矛盾，并以此確定映射中心位置。進(jìn)一步利用ABAQUS 有限元軟件的用戶自定義材料接口子程序 UMAT，編制了能夠反映循環(huán)荷載作用下軟粘土不排水應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的子程序，并結(jié)合

4、 ABAQUS 增量求解主程序， 形成了一種通過(guò)跟蹤循環(huán)荷載時(shí)程來(lái)分析靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下飽和軟粘土變形的增量彈塑性有限元方法。 利用該有限元方法對(duì)循環(huán)三軸試驗(yàn)和循環(huán)扭剪試驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)， 并將預(yù)測(cè)結(jié)果與上述本構(gòu)模型的理論分析結(jié)果比較， 驗(yàn)證了在 ABAQUS 環(huán)境中該增量彈塑性有限元方法的正確性。 利用該增量彈塑性有限元分析方法對(duì)靜荷載和循環(huán)荷載共同作用下吸力錨基礎(chǔ)模型試驗(yàn)進(jìn)行模擬。 結(jié)果表明有限元方法得到的水平破壞模式和豎向破壞模