地基土体排水固结沉降的adina分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com总20第06挚年第6期交通科技Transportn蔓ie’echnoIogvNSerialNo。2l9o．6DCC。2006地基土体排水固结沉降的ADINA分析周伟李小青范薇(1．武汉中咨路桥设计研究院有限公司武汉430050~2．华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074)摘要采用非线性分析软件ADINA建立地基土体固结沉降的有限元模型．利用ADINA的非线性特性和特有的多孔介质材料，考虑地基土体沉降过程中的排水固结，对地基土体固结沉降过程和结果进行分析，研究如何运用有限元计算地基土体的固结沉降问

2、豚。关键词非线性有限元土体本构模型ADINA固结沉降在多数情况下，道路或建筑物下地基土体的中的弹性常数，包含了切线模量E．和切线泊松比固结沉降多采用理论分析计算，随着计算机和有u．两公式。限元的发展。采用数值分析的方法进行研究得到了广泛的应用。在分析计算过程中，由于软件的[一]限制或出于计算的方便，很少考虑沉降过程中的(1)G—Flg(a3／p)渗流排水。本文运用ADINAL1]的非线性分析特一(2)一～=一性和特有的多孔介质材料，考虑沉降过程中的排式中：水固结，对地基土体固结沉降过程和结果进行分D(ol一析，研究如何运用有限元计算地基土体的固结沉A

3、=)(0'1一口)1降问题。)[一面_j(3)1土体非线性模型Duncan—Chang模型反映了岩土材料的非线土体作为一种非线性材料，应力一应变关系非性弹性及一定程度上的路径相关特性。当考虑卸常复杂，本构模型较多。在土体的有限元计算中，载时，还考虑了岩土材料的非弹性变形性质。但模型参数对计算结果影响很大，如果确定得不够是当应力接近破坏水平时，计算不易稳定，偏差较准确，非线性计算结果比线性计算结果还要差，甚大，并且没有反映岩土类材料的剪胀性和压硬性。至完全不合理。因此，模型参数的确定是有限元因此，该模型适用于正常固结及弱超固结土及砂模型应用中具有决定意

4、义的因素之一。在ADI—石料等应变硬化材料，不适于严重超固结土、密实NA软件中，土体本构模型主要有Drucker—砂及具有虚变软化性质的岩土类材料。Prager模型，以及根据ADINA动态链接库二次1．2Drucker—Prager本构模型开发的Duncan—Chang模型。Duncan—Chang模Drucker～Prager模型]反映了土体弹塑性非型作为非线性弹性模型中的一种，适用范围广泛，线性的本构关系，其屈服准则是对Mohr—并且试验参数可以根据试验确定，目前得到了广Coulomb准则给予近似，以此来修正YOnMises泛应用；Drucker

5、—Prager模型需要参数较少，反映屈服准则，即在yonMises表达式中包含一个附了土体弹塑性非线性本构关系，在有限元程序中加项。其屈服面并不随着材料的逐渐屈服而改也被大量应用。变，因而没有强化准则，然而其屈服强度随着侧限1．1Duncan—Chang本构模型压力(静水压力)的增加而相应增加，其塑性行为Duncan—Chang双曲线模型作为一种弹性非被假定为理想弹塑性另外，Drucker—Prager模线性模型，根据常规三轴试验确定增量虎克定律型考虑了由于屈服而引起的体积膨胀，但不考虑温度变化的影响此模型可以用于混凝土、岩石收稿日期。2006—07

6、—23和土壤等颗粒状材料。维普资讯http://www.cqvip.com2006年第6期周伟等地基土体排水固结沉降的ADINA分析对于Drucker—Prager材料，其等效应力的表2地基土体固结沉降有限元分析达式为：2．1ADINA分析模型：√鬲3(36sin~o+1s){s]T一sinfo)LzJ取均布荷载作用下的二维平面土体模型进(4)行分析，计算模型简图如图l所示。计算范围从荷载中心线向两端各扩展45Fn，均布荷载作用范式中：d为平均应力或静水压力，：：=寺(+围为12rn。模型分为上下两层，其中上层为砂d+d；{s)为偏差应力；为内摩擦角

7、；土，下层为粘土，含有地下水[M]为Mises屈服准则中的[M]。屈服准则的表达式如下：．上F：3』9d+f-专{s)[M-I{S}]一d一0LJ(5)式中：为材料的屈服参数，===6ccos~o图1分析计算模型及路径示意图，在进行有限元计算分析过程中依次采用C为土体粘聚力。ADINA中的弹性模型、DruckerPrage模型(简对于Drucker—Prager材料，当材料参数卢和称DP模型)和Duncan—Chang模型进行对比分给定后，其屈服面为一圆锥面，此圆锥面就是六析，计算时考虑土体固结过程的渗流排水。土体角形的摩尔一库仑屈服面的外切锥面。的

8、强度指标如表1所列。表1土体强度指标2．2边界条件0．953rn。在ADINA软件中，边界条件包括位移边界图