沉入式大圓筒防波堤穩(wěn)定性的三維彈塑性靜動力數(shù)值分析.pdf

1、沉入式大圓筒防波堤是適應(yīng)于軟土地基的一種海岸結(jié)構(gòu)，在波浪持續(xù)作用下土體發(fā)生軟化和塑性變形累積是導致該種結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定破壞的主要原因之一。
　　 目前，大多數(shù)對沉入式大直徑圓筒的數(shù)值模擬都把土體簡化成彈簧元，對軟土的土性考慮很少，尤其是沒有考慮循環(huán)荷載下軟粘土的動力特性；同時研究方法大多為靜力方法，而大直徑圓筒結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、破壞形式及軟土地基的土性參數(shù)在波浪作用下都具有明顯的動態(tài)特征。針對現(xiàn)階段沉入式大圓筒數(shù)值模擬中存在的問題，本

2、文以有限元軟件ABAQUS作為分析平臺，建立了波浪荷載作用下沉入式大圓筒防波堤結(jié)構(gòu)的三維彈塑性有限元-無限元-接觸元非線性靜力耦合分析模型及動力耦合分析模型。近場域土體采用擴展的Drucke-Prager彈塑性本構(gòu)模型，用有限元模擬，遠場域土體采用水平無限元模擬。在圓筒內(nèi)外壁及底面與圓筒內(nèi)外土體之間設(shè)置主從接觸面，采用硬接觸和庫倫摩擦本構(gòu)模型分別模擬土體與結(jié)構(gòu)接觸面上的法向與切向接觸特性。靜力模型中采用N-R方法求解，動力模型中采用接觸

3、點對搜索算法，以精確模擬土體與結(jié)構(gòu)接觸面的張開與閉合等非線性動接觸特性，并運用顯式非線性動態(tài)分析方法求解。
　　 在靜力分析模型中，提出了沉入式大圓筒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性判斷的四種標準，并結(jié)合算例，進行了沉入式大圓筒穩(wěn)定性研究，對比了土體分別采用彈性模型和彈塑性模型及表層土體被沖刷時對沉入式大直徑圓筒穩(wěn)定性的影響，還提出了一種確定大圓筒傾覆轉(zhuǎn)動點的方法，并分析了大圓筒內(nèi)外壁的土壓力分布狀況。在動力分析模型中，對大圓筒結(jié)構(gòu)和軟土地基相互作用