亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        三排微型樁內(nèi)力分布的數(shù)值模擬

        2012-06-13 09:34:48辛建平鄭穎人唐曉松覃小華孫露
        重慶建筑 2012年9期
        關(guān)鍵詞:滑帶坡體樁體

        辛建平,鄭穎人,唐曉松,覃小華,孫露

        (1后勤工程學(xué)院軍事建筑工程系,重慶401311;2巖土力學(xué)與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶401311;3軍事醫(yī)科學(xué)院院務(wù)部,北京100850)

        0 引言

        微型樁,一般指直徑小于300mm的鉆孔加筋灌注樁,常以群樁的形式工作。微型樁作為一種新型抗滑結(jié)構(gòu),以其常規(guī)抗滑樁不能替代的優(yōu)點(diǎn)在邊坡加固和滑坡治理尤其是一些應(yīng)急搶修工程中都得到了越來越廣泛的應(yīng)用,但目前對(duì)于微型樁的抗滑機(jī)制與破壞機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí),也沒有成熟的計(jì)算方法,理論滯后于實(shí)際應(yīng)用[1-7]。

        現(xiàn)有的微型樁數(shù)值模擬、理論計(jì)算模型對(duì)樁體均采用線彈性本構(gòu)模型,而實(shí)際上由于微型樁樁徑小,長徑比大,鋼筋量少,抗彎剛度很低,受力后很容易發(fā)生塑性變形,因而,我們認(rèn)為微型樁必將進(jìn)入塑性,且在滑帶處發(fā)生破壞,坡體的破壞是沿著滑面進(jìn)行,所以在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)樁體應(yīng)按彈塑性理論進(jìn)行計(jì)算,尤其在應(yīng)急搶修工程中允許樁體進(jìn)入塑性狀態(tài)并發(fā)生較大變形,這并不影響工程使用,只要其仍可發(fā)揮抗滑作用并保證坡體不垮塌便可滿足要求。此外,樁體進(jìn)入塑性狀態(tài)能夠使材料的力學(xué)性能得到充分發(fā)揮。為此,我們?cè)谶吰路€(wěn)定性分析時(shí)把巖土與微型樁都按彈塑性材料,采用有限元極限分析方法進(jìn)穩(wěn)定性評(píng)價(jià),然后使用結(jié)構(gòu)單元來得出其破壞前在不同滑坡推力下的內(nèi)力變化規(guī)律,為微型樁優(yōu)化設(shè)計(jì)提供思路。

        1 計(jì)算模型

        1.1 模型的建立

        1.1.1 單元屬性及本構(gòu)模型

        利用FLAC3D軟件建立三維模型,巖土體采用摩爾-庫侖(Morh-Coulomb)理想彈塑性本構(gòu)模型,當(dāng)樁體采用結(jié)構(gòu)單元時(shí)選用程序自帶的pile單元模擬樁體,beam單元模擬連系梁;當(dāng)樁體的混凝土和鋼筋均采用實(shí)體單元時(shí),本構(gòu)模型也均采用摩爾-庫侖(Morh-Coulomb)理想彈塑性本構(gòu)模型,其中鋼筋的c值去其抗剪強(qiáng)度,摩擦角取0,相當(dāng)于鋼筋采用了屈雷斯卡(Tresca)模型。

        坡體高36.5m,長75m,寬度方向取1m范圍進(jìn)行建模。人為設(shè)置一折線形滑帶,厚0.5m。樁長17.5m,嵌固段為6.5m,橫、縱樁間距均取3.3倍樁徑,頂部采用40cm×40cm×230cm混凝土連系梁將3根樁進(jìn)行加固,第二排樁布置在37.5m處,樁體編號(hào)從左到右依次為2號(hào)、1號(hào)、3號(hào)。樁體采用實(shí)體單元時(shí),取圓形截面,樁心配筋,樁徑30cm,鋼筋采用3C32,建模時(shí)將其等效為1根直徑54.4mm的鋼筋。圖1為模型的縱截面圖,圖2為樁體采用實(shí)體單元時(shí)模型布樁位置的橫截面圖及網(wǎng)格劃分,中間的圓形網(wǎng)格代表樁體,黑色圓點(diǎn)部分為鋼筋。

        圖1 模型切面圖

        圖2 布樁位置坡體橫截面圖

        1.1.3 邊界條件

        模型上部為自由邊界;底面(Z=0)為位移約束邊界,約束垂直方向的位移;兩側(cè)(Y=0,Y=1)和前后(X=0,X=75)也為位移約束,約束水平方向位移。

        1.2 材料參數(shù)

        FLAC3D計(jì)算中需要輸入的材料力學(xué)參數(shù)是體積模量(K)、剪切模量(G),因此根據(jù)FLAC3D提供的力學(xué)公式進(jìn)行換算:

        本文中混凝土的c、φ值采用目前應(yīng)用較多的由混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度換算得到的值,即聯(lián)立求解下列兩個(gè)方程得出:

        式中fc、ft分別為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

        嚴(yán)格來說,混凝土的c、φ值應(yīng)按試驗(yàn)求得。一般來說,與上述計(jì)算方法得到的值相比,試驗(yàn)得到的c值較大,而φ值較小。表1為材料的力學(xué)參數(shù),分別為彈性模量、泊松比、體積模量、剪切模量、黏聚力、摩擦角和抗拉強(qiáng)度。

        表1 材料力學(xué)參數(shù)表

        2 有限元強(qiáng)度折減法原理

        有限元強(qiáng)度折減法是有限元、有限差分、離散元等強(qiáng)度折減法的統(tǒng)稱。本文實(shí)際應(yīng)用FLAC有限差分強(qiáng)度折減法,分析了土質(zhì)邊坡工程中施樁后的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)和樁體內(nèi)力分布。

        像微型小說《啟程》中表達(dá)的那樣,在卡夫卡的世界里,人的誕生就是一種“出發(fā)”[14]402,而人生是一條漫長的路,一次通向未知的旅行。在這條路上,人找不到值得為之奮斗的目標(biāo),人生只能是不斷重復(fù)的“出發(fā)”,為了努力奔向無可預(yù)知的遠(yuǎn)方,直到死亡將其終結(jié)。我們身外的世界是沒有意義的,我們甚至不能通過對(duì)外在的行動(dòng)的選擇來確定自我存在的意義?!澳繕?biāo)只有一個(gè),道路卻無一條”[15]219,“向死而生”成了卡夫卡小說人物普遍選擇的一種結(jié)局。和《等待戈多》式的“虛無”的等待中所隱含的希望不同的是,卡夫卡筆下的生存虛無是一種更加徹底的東西。

        目前有限元強(qiáng)度折減法在邊坡的靜力穩(wěn)定性分析中已經(jīng)相當(dāng)成熟[8-10]。因?yàn)殪o力情況下邊坡主要是受到剪切破壞,所以靜力下的有限元強(qiáng)度折減法是將邊坡體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c和tanφ分別折減ω,折減為c/ω和tanφ/ω,使邊坡達(dá)到極限破壞狀態(tài),此時(shí)邊坡的折減系數(shù)即為邊坡的穩(wěn)定系數(shù)[11]。

        本文在分析邊坡穩(wěn)定性及樁體破壞時(shí)既考慮了剪切破壞也考慮了拉破壞,所以在應(yīng)用有限元強(qiáng)度折減法的時(shí)候,同時(shí)考慮折減巖土體黏聚力c,內(nèi)摩擦角φ,以及抗拉強(qiáng)度σt,即

        式中c',φ',σ't分別為折減后的巖土體黏聚力,內(nèi)摩擦角和抗拉強(qiáng)度,ω為折減系數(shù)。

        3 破壞依據(jù)

        3.1 有樁坡體破壞依據(jù)

        靜力條件下當(dāng)采用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行計(jì)算時(shí),判斷邊坡是否剪切破壞一般有3個(gè)條件[12-13]:(1)以塑性區(qū)或者等效塑性應(yīng)變沿滑面貫通作為邊坡整體失穩(wěn)的標(biāo)志;(2)以坡體內(nèi)某特征點(diǎn)的位移發(fā)生突變作為標(biāo)志;(3)以有限元靜力平衡計(jì)算不收斂作為邊坡整體失穩(wěn)的標(biāo)志。其中塑性區(qū)貫通只是必要條件而非充分條件。FLAC應(yīng)用靜力強(qiáng)度折減計(jì)算邊坡的安全系數(shù)時(shí)采用計(jì)算不收斂作為邊坡破壞的標(biāo)志[14]。本文在判斷坡體的破壞時(shí)是以坡體內(nèi)塑性區(qū)貫通和計(jì)算不收斂作為主要依據(jù),同時(shí)以特征點(diǎn)的位移發(fā)生突變作為驗(yàn)證。

        3.2 特征點(diǎn)的布置

        圖3 特征點(diǎn)分布情況

        在滑帶處的第一排樁體鋼筋單元上設(shè)兩個(gè)特征點(diǎn)監(jiān)測(cè)其位移情況,該處的破壞最具代表性。其坐標(biāo)為A(46.6,0.5,10.75),B(46.6,0.5,11)。

        4 坡體穩(wěn)定性分析

        考慮到微型樁易進(jìn)入塑性狀態(tài)發(fā)生滑帶處的剪彎破壞,故對(duì)微型樁加固后的坡體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)樁體采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬。根據(jù)前面所述的破壞判斷依據(jù),下面對(duì)三排微型樁加固的坡體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。

        圖4 ω=1.45時(shí)坡體的剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D

        圖5 特征點(diǎn)位移曲線圖

        圖6 特征點(diǎn)位移-折減系數(shù)曲線圖

        從圖4剪應(yīng)變?cè)隽吭茍D來看,ω=1.45時(shí)滑面上的塑性區(qū)已經(jīng)貫通,表明形成了貫通的破裂面。由特征點(diǎn)位移曲線圖可知,ω=1.45時(shí)特征點(diǎn)B的最終位移為8.7cm,且保持水平,說明樁體的變形停止,邊坡是穩(wěn)定的;而ω=1.46時(shí)位移無趨于平緩的跡象,當(dāng)計(jì)算到80萬步時(shí)B點(diǎn)的橫向位移已達(dá)14cm,計(jì)算不收斂,說明此時(shí)樁體已發(fā)生破壞,邊坡失穩(wěn)。同時(shí)由圖6可以看出,隨著折減系數(shù)的增大特征點(diǎn)位移也逐漸增大,ω=1.46時(shí)出現(xiàn)突變。因此,根據(jù)上述現(xiàn)象綜合判斷得到三排樁支護(hù)時(shí)的穩(wěn)定系數(shù)定為1.45。

        5 三排微型樁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果分析

        通過FLAC有限差分強(qiáng)度折減法計(jì)算得到邊坡的初始穩(wěn)定系數(shù)為1.06,由前面的分析可知,加了三排微型樁后的坡體穩(wěn)定性系數(shù)為1.45,表明三排微型樁具有良好的效果。下面采用結(jié)構(gòu)單元模擬樁體,對(duì)樁體破壞失效前不同折減強(qiáng)度下的樁體內(nèi)力分布及不同排間的最大內(nèi)力分配進(jìn)行分析。

        圖7 不同折減系數(shù)下樁體彎矩分布圖

        5.1 不同折減強(qiáng)度下樁體彎矩分布

        由圖7中不同折減系數(shù)下的彎矩分布圖可知,樁體所受最大彎矩均位于滑帶下沿處(10m),滑帶附近樁體的彎矩要大于樁體其他部位,變化比較劇烈,且隨折減系數(shù)的增大有上移趨勢(shì)。而樁體上三分之一部分所受彎矩大小比較均勻,樁體下端幾乎不受彎矩。不同排間的樁體所受最大彎矩的分配并不是一成不變,由計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出在ω=1.4之前,2號(hào)樁所受彎矩最大,1號(hào)樁次之,3號(hào)樁最?。划?dāng)ω=1.4時(shí)發(fā)生變化,2號(hào)樁所受彎矩最大,3號(hào)樁次之,1號(hào)樁最小,ω=1.45時(shí)這種現(xiàn)象更加明顯。說明不同排間樁體的彎矩大小分配是隨著滑坡推力的大小發(fā)生變化的,滑坡推力較大、坡體接近破壞時(shí)第一排樁所受彎矩最大,第三排其次,第二排最小。

        圖8 不同折減系數(shù)下樁體剪力分布圖

        5.2 不同折減強(qiáng)度下樁體剪力分布

        由圖8可以看出樁體所受剪力主要分布在樁體中下部,最大值均位于滑帶處,向兩端依次減??;2號(hào)樁所受最大剪力方向與1號(hào)樁和3號(hào)樁相反,2號(hào)樁所受最大剪力位于滑帶上方,而1號(hào)樁和3號(hào)樁所受最大剪力位于滑帶下方;隨著折減系數(shù)的增大,不同排間樁體的剪力也逐漸增大,但增加幅度并不一致,由計(jì)算結(jié)果可以看出在ω=1.4之前,最大剪力的分配為2號(hào)樁最大,1號(hào)樁其次,3號(hào)樁最小,當(dāng)ω=1.4時(shí)變?yōu)?號(hào)樁最大,3號(hào)樁其次,1號(hào)樁最小,而當(dāng)ω=1.45時(shí)3號(hào)樁最大,2號(hào)樁其次,1號(hào)樁最小。這說明不同排間最大剪力的分配是隨著滑坡推力的大小發(fā)生變化的,雖不像彎矩變化那樣規(guī)律,但滑坡推力較大、坡體接近破壞時(shí)第二排樁所受剪力一直是最小的。

        6 結(jié)論

        (1)依據(jù)微型樁的破壞特點(diǎn)提出對(duì)采用微型樁加固的坡體進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)樁體應(yīng)采用彈塑性本構(gòu)模型,同時(shí)考慮了坡體和樁體的破壞,給了三排微型樁坡體的穩(wěn)定安全系數(shù)的計(jì)算方法。

        (2)得到了具有縱向連系梁的三排樁心配筋微型樁的彎矩分布規(guī)律。單樁所受最大彎矩均位于滑帶處,在本模型下不同排間最大彎矩的分配隨著滑坡推力的增大發(fā)生變化,滑坡推力較小時(shí),第一排樁所受彎矩最大,第二排其次,第三排最小,滑坡推力較大、坡體接近破壞時(shí)第一排樁所受彎矩最大,第三排其次,第二排最小。

        (3)得到了具有縱向連系梁的三排樁心配筋微型樁的剪力分布規(guī)律。單樁所受最大剪力位于滑帶處,在本模型下滑坡推力較小時(shí),第一排樁所受剪力最大,第二排其次,第三排最小,滑坡推力較大、坡體接近破壞時(shí)靠邊兩排樁體所受剪力較大,第二排最小。

        (4)為工程中微型樁優(yōu)化設(shè)計(jì)提供思路,針對(duì)不同滑坡推力對(duì)各排微型樁可進(jìn)行不同強(qiáng)度設(shè)計(jì),對(duì)其滑帶附近部位也可進(jìn)行不同程度的加固。

        [1]Brown Dan A,Shie Chinefeng.Numerical Experiments into Group Effects on the Response of Piles to Lateral Loading[J].Computers and Geotechnics,1990,(3):211-230.

        [2]Sadek M,Shahrour I,,Mroueh H.Influence of Micro-Pile Inclination on the Performance of a Micro-Pile Network[J].Ground Improvement,2006,10(4):165-172.

        [3]陳正,梅嶺,梅國雄.柔性微型樁水平承載力數(shù)值模擬[J].巖土力學(xué),2011,32(7):2219-2224.

        [4]馮君,周德培,江南,等.微型樁體系加固順層巖質(zhì)邊坡的內(nèi)力計(jì)算模式 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,25(2):284-288.

        [5]閻金凱.滑坡微型樁防治技術(shù)大型物理模型試驗(yàn)研究[D].西安:長安大學(xué),2010.

        [6]劉凱.注漿微型鋼管組合樁抗滑機(jī)制及計(jì)算方法研究[D].青島:中國海洋大學(xué),2010.

        [7]鄭穎人,趙尚毅,張魯渝.用有限元強(qiáng)度折減法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析[J].中國工程科學(xué),2002,4(10):57-62.

        [8]趙尚毅,鄭穎人,張玉芳.極限分析有限元法講座Ⅱ——有限元強(qiáng)度折減法中邊坡失穩(wěn)的判據(jù)探討[J].巖土力學(xué),2005,26(2):332-336.

        [9]趙尚毅,鄭穎人,王建華,等.基于強(qiáng)度折減安全系數(shù)的邊坡巖土側(cè)壓力計(jì)算方法探討 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010,29(9):1760-1766.

        [10]鄭穎人,葉海林,黃潤秋.地震邊坡破壞機(jī)制及其破裂面的分析探討 [J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2009,28(8):1714-1722.

        [11]鄭穎人,肖強(qiáng),葉海林,等.地震隧洞穩(wěn)定性分析探討[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2010,29(6):1081-1088.

        [12]肖強(qiáng),鄭穎人,葉海林.靜力無襯砌黃土隧洞穩(wěn)定性探討[J].地下空間與工程學(xué)報(bào),2010,6(6):1136-1141.

        [13]Itasca Consulting Group,Inc..Fast Lagrangian analysis of continua in three dimensions(version 3.0), users’ manual[R].[S l]:Itasca Consulting Group,Inc.,2003.

        [14]ZHENG Y R,DEN C J,TANG X S,et al.Development of finite element limiting analysis method and its application in geotechnical engineering[J].Engineering Sciences,2007,3(5):10-36.

        [15]ZHENG Y R, TANG X S,ZHAO S Y,et al.Strength reduction and step-loading finite element approaches in geotechnical engineering[J].Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering,2009,1(1):21-30.

        猜你喜歡
        滑帶坡體樁體
        盾構(gòu)隧道近接側(cè)穿引起橋梁樁體的變形規(guī)律*
        樁體模量和加筋體剛度對(duì)路堤穩(wěn)定性影響分析
        降雨對(duì)庫區(qū)邊坡入滲規(guī)律的影響研究
        地鐵車站支撐拆除對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響
        黃土-三趾馬紅土滑坡滑帶土的長期強(qiáng)度影響因素研究
        采動(dòng)-裂隙水耦合下含深大裂隙巖溶山體失穩(wěn)破壞機(jī)理
        三峽庫區(qū)黃土坡滑坡滑帶土卸荷狀態(tài)下的直剪蠕變特性研究
        基于環(huán)剪試驗(yàn)的四方碑滑坡滑帶土殘余強(qiáng)度空間差異性和穩(wěn)定性分析
        烏弄龍水電站庫區(qū)拉金神谷坡體變形成因機(jī)制分析
        考慮剩余剪應(yīng)力的滑帶土強(qiáng)度再生試驗(yàn)
        小sao货水好多真紧h视频| 三区中文字幕在线观看| 超碰人人超碰人人| 性久久久久久久| 久久中文字幕亚洲精品最新 | 日韩一线无码av毛片免费| 大伊香蕉精品视频一区| 在线观看一区二区蜜桃| 久久久久夜夜夜精品国产| 成在人线av无码免费| 国产日产亚洲系列av| 国产在线观看视频一区二区三区| 妺妺窝人体色www看美女| 亚洲国产18成人中文字幕久久久久无码av| 日韩精品中文字幕综合| 亚洲综合第一页中文字幕| 国产人妻久久精品二区三区老狼 | 亚洲日本一区二区三区四区| 内射合集对白在线| 亚洲va在线va天堂va手机| 亚洲精品精品日本日本| 亚洲一区二区三区特色视频| 天天天天躁天天爱天天碰| 福利视频一二区| 精品人妻av中文字幕乱| 男人扒开添女人下部免费视频 | 亚洲深夜福利| 久久精品国产自产对白一区| 东京热无码av一区二区| 国产喷水在线观看| 精品人妻一区二区三区av| 久久99热国产精品综合| 国产亚洲人成a在线v网站| 最新亚洲无码网站| 在线观看国产白浆一区三区| 粗大的内捧猛烈进出视频| 国产一区二区激情对白在线| 精品国模人妻视频网站| 欧美做受又硬又粗又大视频| 国产精品乱码在线观看| 亚洲二区三区四区太九|