土釘支護體系穩(wěn)定性數(shù)值研三

PAGEPAGE515.土釘作用機理的有限元模擬有限元法自50年代發(fā)展至今，已成為解決復雜巖土力學問題的有力工具。有限元法能比較容易地處理各種復雜的幾何形狀和統(tǒng)一處理各種類型的邊界條件，解決難以用解析法求解的力學問題。特別是近些年來，隨著計算機應用技術(shù)的發(fā)展與普及化，人們開發(fā)了大量實用的有限元計算機軟件，其中既有大型通用軟件包，如ADINA、SAP94、MARC等，又有適用于巖土問題的專用軟件（如FINAL、FLAC、VIPLEF等），使得有限法已成為解決實際工程問題的一種有效方法。5.1有限元法原理及基本方程【61,62,63】有限元法是通過變分原理（或加權(quán)余量法）和分區(qū)插值的離散化處理把基本支配方程轉(zhuǎn)化為線性代數(shù)方程，把求解待解域內(nèi)的連續(xù)場函數(shù)轉(zhuǎn)化為求解有限個離散點（節(jié)點）處的場函數(shù)。由于有限元法把求解整個求解域內(nèi)滿足支配方程的連續(xù)函數(shù)問題，轉(zhuǎn)化成在各個單元上尋找合適的插值函數(shù)，使它在單個單元上滿足支配方程的問題，且單元的形狀及材料性能計算公式遠比整個求解域簡單得多，因此該法較易實現(xiàn)。有限元法根據(jù)未知變量的設置類型可分為三種方法。即一種是以單元節(jié)點位移作為基本變量的分析方法，稱為位移有限元法（位移型有限元），該法主要采用最小位能原理或虛位移原理進行分析；另一種是以單元節(jié)點力作為基本未知量的分析方法，稱為力法有限元（平衡型有限元），該法常采用最小余能原理進行分析；第三種是以部分節(jié)點位移和部分節(jié)點力作為未知量的分析方法，稱為混合型的有限單元法（混合型有限元法）。由于位移型有限元法在計算機上更易實現(xiàn)復雜問題的系統(tǒng)化，且便于求解和更易推廣到非線性和動力效應等其它方面，因此位移型有限元更為廣泛地被采用。在此利用虛位移原理來推導有限元法的基本方程。5.1.1虛位移原理如果彈性體在外力作用下出于平衡狀態(tài)，則任何從平衡位置開始的虛位移，外力在其上所作的虛功等于該虛位移在彈性體內(nèi)所引起的虛應變能。反之，如果任何從協(xié)調(diào)變形狀態(tài)開始的虛位移，都有虛功等于虛應變能，則該變形狀態(tài)就是彈性體在外力作用下的平衡狀態(tài)。虛位移是一種約束允許的無限微小的可能位移，它在彈性體內(nèi)是連續(xù)的，在邊界面上滿足位移邊界條件。設所研究的彈性體內(nèi)受給定體力的作用，它的整個邊界面可分為已知面力邊界和已知位移邊界兩部分。在上受給定面力的作用，在上有給定位移。虛位移原理的數(shù)學表達式可用下面的虛功方程表示(5.1)式中是外力（包括體力,,和面力,,)在虛位移上所作的虛功，其計算公式為(5.2)是彈性體由于虛位移引起的虛應變能，其計算式為(5.3)虛位移在彈性體內(nèi)引起的虛應變滿足下面的幾何關(guān)系(5.4)將(5.4)代入(5.3)式，經(jīng)過積分得晃利用建Gre造en折公式訊上式化振為乘式中箏分別是祝邊界法俘線與訪坐標軸鐘間夾角磚的方向脊余弦。金考慮到橡在給定肚位移的捎邊界農(nóng)上，葬,眾則得采腿靠(5稍.5)語根據(jù)悠,億將參(眾6.1帆.5)換式代入灑，可得歇如下矩拾陣表達僚式燈游寧數(shù)(睛5.6絹)泄式中模是虛應押變列陣麥，或是虛位幣移列陣炕，誕是應力模列陣，予是體力燦列陣，匪是面力忽列陣。搬其中政由于在唉上述推頂導過程鵝中，沒歌有涉及酷材料的使本構(gòu)關(guān)帝系，因饑此虛位錄移原理筍即可以呀用于線補彈性材讀料，又站可以用扮于非線煉性材料浙。釘對于平涂面應力吸問題，痰設在力紡的邊界斥上給定司面力列箭陣毯，在定洗位移邊芝界南上給定逆位移列碑陣犯，板內(nèi)抱有與平栽面平行瞎的體力降，虛功辨方程為鴉懂殲演(宣5.7挎)帶式中拜，或，堪為虛應鹿變列陣您，殊為虛位鬼移列陣嚷，基為板的綿厚度。幼將材料寒的應力達應變關(guān)期系扛代入到級上式中田得潑夾租(5號.8)恩喜對于平孫面應變龍問題，筑將平面洗應變狀醉態(tài)的彈剃性系數(shù)慶矩陣代林人到塘(曬5.8笛)鈔式中，封其虛功虧方程仍非和課(賓5.8云)賄式相同療。阿5.1蟻.2洗凳單元剛稍度方程獻的建立文根據(jù)虛豪功方程界(狐5.8注)肯式可知其，單元暢的虛應傳變能的循計算公輔式為棕轉(zhuǎn)咬廊土溪斑(5.膚9)難式中站為單元蜜的面積恒，含為單元株厚度，舅為彈性賊系數(shù)矩慮陣。呈根據(jù)單結(jié)元幾何袖矩陣族、單元救應變鑒、節(jié)點存位移列做陣找的關(guān)系混有細職緒暈星邪超(5避.10首)篩將式救(錫5.1滲0)斃代入到坡(芒5.9鴨)零中得粉麻累朋傍(催5.1醫(yī)1)址上式可佛簡寫成喘懲盯多板伙撲(5蝕.12酷)式中裁狹緩勝懶波(殃5.1羨3)簽稱為單倚元剛度東矩陣島由式畢(屆5.8劇)始可知單蠅元露的外力燥虛功計肺算公式托為名遍脹撫香(5.岡14)歷式中第燙一項積熄分是體路力在虛懂位移上彼所作的釘虛功，單第二項桿積分是鳳面力在趟虛位移期上所作另的虛功飄。身為形函懸數(shù)矩陣敗。娘如果計襪算單元斃不是在她邊界單餐元或在晴邊界上首沒有面理力的作焦用，在俊第二項嫁積分為連零。扒(6差.1.洞14)他式可以爬簡寫成親堤漫持壟遺扇稅(5扒.15嚇)式中位故(牢5.1名6)湊從上式證可以看甜出，列悄陣戲的力學私意義是每單元體話力和面印力的等谷效節(jié)點甚荷載列國陣，因耍為它與詞節(jié)點虛濤位移列納陣啟的乘積道是單元砍體力和質(zhì)面力的槍虛功。脈式定(字5.1宜3)嶺和式壇(毫5.1償6)譯是單元格剛度矩叢陣和單淘元荷載蓮列陣算幟式的一屢般形式雹。主如果只濁研究單皆元洪的平衡件狀態(tài)，恥把周圍獎單元對坦它作用獄的邊界域面力和鄉(xiāng)單元內(nèi)嗚部的體洪力用單貢元節(jié)點標荷載列暈陣隙等效表扎示，則昌由虛位局移原理稈有或球由于單塞元節(jié)點否虛位移躬列陣液為非零霸的任意擊微小的壩列陣，墾上式可吼以寫成稠岔暢明焰梁竄(5.蘆17)月上式即吊為單元周剛度方谷程。買5.2留赤深基坑刻開挖土惑釘支護譽的有限龍元法分復析評土釘支晶護技術(shù)后一種柔淚性主動滾制約機冠制的支攤護技術(shù)猛，它通辟過插筋漲（土釘胸）改善軋了臨近報開挖面集附近土月體的強寫度，從區(qū)而達到雄支護的驚目的。焦由于該測支護技岸術(shù)涉及閘到釘土脈相互作覆用、群爺釘效應穗、土拱樸效應、渾應力路炕徑問題竹，因此辦其機理擇較剛性佳的被動炎支護技斗術(shù)復雜別得多。秀對于大移多數(shù)十紋分重要純的問題攔很難利賄用解析今方法予啟以解決錘。例如狗面層上楊土壓力朝的大小騙問題、椒潛在滑悶裂面的格問題、隙支護結(jié)域構(gòu)的變爽形問題緣，土釘衫有效長請度的確借定、土搖釘最佳似間距的認確定等怨。而這堂些問題蜘是工程蹤師們最借關(guān)心的勾問題，闊這些問踩題對于稀土釘支龍護結(jié)構(gòu)板的優(yōu)化扇設計和走安全穩(wěn)允定性起吧著決定鼻性的作浪用。還廚有一些謝土釘支啟護問題烈也是無榜法用數(shù)蒜學力學繳上的解汪析方法繁能夠解枯決的，矮例如支違護結(jié)構(gòu)去面層的殖位移為烘何有時餐為三角覺形的變祥形模式診，有時抖為拋物恒線的變齊形模式帥；支護滅結(jié)構(gòu)為拴什么有盛時呈現(xiàn)貞滑動破捕壞，有百時表現(xiàn)談為水平竹移動，廊顯然，愛這些問湊題與基河坑開挖待支護時劃的應力桌場、應產(chǎn)變場的三演化有曲十分密竿切的關(guān)晶系，要臣研究這譽些問題鄭就必須狠研究與貢基坑開群挖支護跑時的應稠力場、貢應變場藏的演化怒規(guī)律，肥這就需訪借助于轉(zhuǎn)數(shù)值模駝擬的方講法來研冊究。有勤限元法過是巖土棒工程問棉題中最核常用、廚最成熟犧的一種荷數(shù)值分與析方法姥。在深擱基坑支承護中，鋸有限元閑分析常葬將土體算和支護例體都作降為變形胖體，分漿析開挖景卸載條露件下土爽體和支慕護體各胡點的應粒力與位帝移，因否此和常驢規(guī)設計潑計算方丑法相比誓，有限夫元法是示一種比間較精確蜘、適用肅性廣、企更為合盈理的設治計計算水方法。駁它除了貢可以從罷整體上梨分析支枕護結(jié)構(gòu)踏及周圍盆土體的掌應力與雪位移形峰狀，還泄可適用壟于動態(tài)找模擬計傷算，不貞僅為事方前設計歡與方案霉比較而尖且亦為婦信息反益饋施工腥管理提坑供適時伏處理手鈔段。從琴原理上寒體來講暫，常規(guī)捎設計方拿法中存衡在的問湖題在有攜限元方嫂法中都墨可不同此程度地寄得到解幼決沿【辭71假】籌。侮土釘支齒護技術(shù)獎可以看闖成是一興種原位斥加筋技噸術(shù)烈【撲5,1策0,6楊4紅】休，人們獅對加筋奧土已經(jīng)芽成功地式應用了濾有限元宰法和離雨散元法星數(shù)值模效擬。在分有限元早分析中胖，文獻收【開66營】中引衣入了復誰合單元眠模型銀(煩com爭pos乖ite炭un慰it炒cel罪lm欠ode提l),子該模型弟將土體搭和加筋匹當作一協(xié)種復合止土體，孔作為一昂種材料筒來處理擁。在離淺散單元宋法中，樹加筋和福土體被碗作為相渡互作用骨的離散核單元。扔現(xiàn)在有塵限元尸【氧4,5虎0,6蓮4,6身5,6枝7,6軍8,7振0莊】仆和離散政單元法妙【霉52幅】徑數(shù)值模膽擬方法錦也已成腦功地應用用到土徹釘支護偽研究中蛇。在有裂限元模豐擬中，交大多都籃將土釘避支護作制為平面漫應變問賓題來考夕慮，嚴謙格地來燈講，土寸釘支護鹽的數(shù)值府模擬是賞一個三烘維問題宵，只有卻當土釘即的水平殼間距為撲零時，唉土釘支礦護采可橋采用平谷面應變拴分析。免但由于銷將土釘順支護近修似地作線為平面財問題，曲基本上核能滿足小工程實蟲際的需蒼要，且鍛計算的驕誤差在看可接受輝的范圍呆之內(nèi)，瓶因此用棉將土釘遙支護作坊為平面噸問題來酒考慮是奉切實可彼行的機【姜4瘡】駁。戀5.2浴.1銷壺本構(gòu)關(guān)稀系的選豬取搬在高層降建筑深喝基坑開殼挖與支爹護的數(shù)洽值分析產(chǎn)方面，菜目前國臣內(nèi)外已想有不少檢的用于念分析高獅層建筑剛深基坑奧開挖與簡支護的改有限元意計算機量程序，很其數(shù)值元分析從私早先的識沿用線裝彈性理議論過渡折到采用乏彈塑性文理論計鄉(xiāng)算，近處年來，制由于計圈算技術(shù)資的發(fā)展培，考慮裁巖土材源料和支進護結(jié)構(gòu)野的流變懲問題的勾數(shù)值分詳析已經(jīng)令逐步地輪應用到惡實際工者程計算哄中，尤舌其在軟原土地區(qū)面顯得更叢為重要叼。但對潔于土釘淘支護結(jié)至構(gòu)來說檢，流變翁問題不攔會對計個算結(jié)果貌產(chǎn)生多按大的影根響，因暈為土釘惠施工一思般適用挑于較好女的硬土勤層中，讀且土釘淹的施工悶速度極辨為迅速脹，因此陜采用非宣線性彈拳性模型偶或彈塑籌性分析健足以滿游足工程午實際的諸要求。蠅非線性潑彈性模咸型和彈踐塑性模遮型都反毛映了土禾體的非癢線性應羽力巾-杜應變關(guān)孝系特性陶。非線潛性彈性豬模型比胖較簡單椒，便于旺考慮土耕體的初頃始應力份狀態(tài)，猛計算參宣數(shù)容易把確定，損有現(xiàn)成碎的試驗巧規(guī)程可診供使用可，能為渠一般工騎作技術(shù)交人員掌全握，便閣于推廣神，常用扒的非線鼠性彈性楊模型為錢Dun啄can膀-ch籮ang筋模型兩【哭72-弓74陵】狹。線彈丘性模型訪雖然簡重單，使撇用方便心，但只萌能在一寶定荷載臨條件下蟻適用，轉(zhuǎn)當應力互水平較舉高時，淘土體中飛還會產(chǎn)寬生塑性女變形，縣這時就渴要考慮楊彈塑性壟應力應蟻變模型傍。目前堂應用廣況泛的彈佛塑性應俯力毛-壺應變模好型主要鄉(xiāng)有捉Dru賊cke沾r-P稅rag青er餡模型、繩Cam與bri門dge鄭模型、雹Lad木e簡模型、翅Lad貿(mào)e-D睛unc撥an遵模型、待帽子模已型等禿【爭72-倦74目】頂。彈塑炎性模型鍬的基本秀概念是模：應力術(shù)在屈服仔前只有弟可恢復復的彈性敗變形，漆達到屈扁服后，澤應變由龍彈性應霞變和塑偽性應變止兩部分俗組成，勺即漂由于深腫基坑土止釘支護約的過程掠是一個腔分步開岔挖分步銹支護的權(quán)過程，琴土體的期開挖與腐支護導太致沿開戒挖線上槍各點的憲應力釋謀放以及播相應土撤體的變編形及應壺力場的槍變化，欣要正確巷地模擬帳這種施光工工況真，在計斑算時應兄該采用梢增量形欣式的本政構(gòu)關(guān)系銷。用增拾量關(guān)系悲計算時老，彈塑懼性模型嶼應變間遣的關(guān)系閣可表示腿為柏彈性應隨變增量復按照彈凍性模型珠計算，秩彈性模襪量與泊睬松比根宜據(jù)卸載桂與再加棉載曲線形確定，享塑性應鮮變增量逝根據(jù)塑幣性模型態(tài)理論計龍算。塑田性模型頃理論包堵括屈服韻條件與劍破壞條潮件，流糾動法則紡與加工塌硬化定葬律三部碰分組成養(yǎng)。每Dru懶cke奮r-P厲rag妻er臟彈塑性雀本構(gòu)模喪型是最京早提出痕的適用連于巖土紀材料的木彈塑性麗本構(gòu)模忍型之一愚，是建僑立在考脾慮了靜冒水壓力州的廣義仍Mis攤es酷屈服準屬則或舟Dru眾cke所r-P配rag貸er俯屈服準梳則的基瞞礎上的韻。它的橋最大優(yōu)梅點在于塌采用簡孔單的方螺法考慮撕了靜水反壓力對周屈服強礎度的影勵響，而堂且模型胞參數(shù)少谷，計算答簡單。狹同時該膏模型考勵慮了巖俱土材料悶的剪脹罩性與擴定容性。森因此它醋是巖土滋工程中炎常采用辦的模型究之一。娛試驗表白明，土疑體的剪逢脹性對珍于土釘滲的作用顯影響很富大淡【連6出】顫，因此訓本文選果用了能蚊反映土然體剪脹鵝性與擴禍容性的員Dru花cke歪r-P訂rag域er姑彈塑性帳本構(gòu)模在型。堂Dru乖cke承r-P趙rag乎er創(chuàng)破壞準激則可表方示為刻【翼72,房74倉】算(音5.1階8)考式中，載為紅D-P誦準則材所料常數(shù)棍，按照請平面應市變條件瓶下的應權(quán)力和塑碼性變形粒條件，蠢可表示哥為誤汗(5.秤19)鞋式挽(頭5.1徑9)讓中僵分別為在巖土體依的粘聚豆力和內(nèi)誦摩擦角朗。式謙(曉5.1精8)俗中叢分別表釋示應力懼狀態(tài)第舅一不變休量與偏劫應力張箱量第二梨不變量著，可分綁別表示柳為報根據(jù)彈以塑性本促構(gòu)關(guān)系雅的增量義形式有奏優(yōu)(5.要20)爬其中柄為彈塑檔性矩陣擱，可表般示為擾【焰62,疲72跌】伙(巾5.2釋1)臥餓塑性矩慮陣勒可由增肥量理論制導出。擾假定采廣用相關(guān)成聯(lián)流動桃法則，齊即塑性些勢函數(shù)桐等于屈六服函數(shù)束,簽便可以開導出普惱遍彈塑匙性本構(gòu)辜關(guān)系矩嫂陣紀(5喂.22俘)旺上式不燒僅適用求于各向沿同性硬兵化或軟濤化材料始，同時療適用于雕理想塑摧性材料欲(鋼)倍。本文徒采用占來建立盾彈塑性狼有限元飯計算格掠式，以啄改變參保數(shù)凝值的方頃式來近禽似考慮侄其硬化把（軟化著）特性去。即將攻土體的驕內(nèi)摩擦積角龍修改為郵剪脹角樹(挖)魂，適當討調(diào)整報值，就喪可以使氣計算的墨剪脹量四與實測極的剪脹主量比較治接近或冊一致。怠文獻【脫75食】給出既了習慣喚上采用犧的析值的關(guān)焰系。嚼5.2低.2桃破壞判混據(jù)拒爆破壞判晝據(jù)有兩辰種，一灰種是根駛據(jù)下Dru惑cke膀r-P過rag游er脂破壞準斗則，即干公式隱(購5.1霸8).跑另一種府破壞判咸據(jù)為拉社破壞，摘認為土猴體具有殿極低的洪抗拉強盟度，且狼在受拉筋開裂后訪不再能詞夠承受冰拉應力萌。對于鴿土體的伍受拉破奪壞，從綠數(shù)值分沈析的角校度來說疾，可以傘認為是栗塑性的況一種特刷殊形式托，土體宿受拉破艙壞的應戚力逗-艘應變關(guān)顏系具有氣與塑性疲軟化類熄似的特真性，即輛初始受輪拉時具婚有線彈慨性特征禽，受拉揉破壞后哨其抗拉逐強度為末零，因賢此可以別按照塑栗性分析釘?shù)念愃聘G格式，配進行受斜拉破壞范的非線毛性分析封【直62仍】磚考慮拉噸破壞的攤條件可竊寫成帆(5摟.23粒)叢式中魯為主拉踏應力程淚為了判垂斷是否分發(fā)生拉擺破壞，印通常須汁按主應匠力方向丈判別。蠟主應力核與主應慨變的關(guān)握系仍可朽表示為澡如下的獅形識式隔:普味良對于彈旋性有如;帆喚寇對于塑盛性有騎根據(jù)拉垮破壞條舊件，仿臂照彈塑愛性本構(gòu)澇關(guān)系的診推導，悟可導出跨如下的黑拉破話壞濕“辮彈塑性染矩克陣反”缺【原62體】板:述當圖為受拉版主應力宗且有狗，則有蛛(5叨.24屠)夜當若均受拉披且有侵由兩條徐件聯(lián)立養(yǎng)推導出蘆彈塑性剩矩陣殃為牲:驕愚(5.們25)她當素均受拉瞧時，則較該單元訴完全破勢壞，不暑能承受少任何拉齒力。則哲取殘余鉛強度知值。對貸于各向康同性材光料，其泛強度指腸標可由芽三軸壓籌縮試驗需得到，蛋其初始遍強度驢及殘余射強度值愉分別對脫應于峰剖值得強撓度及殘宮余強度端，由相恩應的莫增爾包絡找線給出感。愛綠伍瓶對于平抄面應變炊問題，維彈塑性承矩陣可觀以表示送為排(5榜.26忙)獵對于平帽面應力地問題，頭彈塑性擋矩陣可惡以表示礙為粥(物5.2猴7)高5.2縣.3練接觸面拔性能模料擬膽【株62,歷76喪】險由于土漠體與土輪釘?shù)淖兓钚文Ａ康嗖詈茕摯螅蛄愦嗽趦蓢叩慕玎嵜嫔铣１I伴隨著儉較大的購剪應力月。剪應獵力的發(fā)側(cè)揮程度呢直接影平響著土徹釘?shù)妮S璃向拉力茶及支護摟結(jié)構(gòu)的否內(nèi)部穩(wěn)珍定性，駝因此研或究接觸暮面的性委能就顯遭得極為討重要。槳然而結(jié)員構(gòu)物與杜土的接猛觸面模每擬問題離是難以激表達的榆，過去戀對于土化體與結(jié)傘構(gòu)物接孩觸面特乳征的研范究，大寒多采用蠢下列兩啄種極端儲假設之痕一叫【昌80休】佩：滋(并1)豎接觸面諷十分粗鑼糙，土拒與結(jié)構(gòu)殺物之間調(diào)無滑動悟可能；建(蓋2)癢接觸面挽十分光保滑，不厲可能產(chǎn)碰生剪應砌力以阻樹止結(jié)構(gòu)袋物與土材體間的資相對位淡移。角總體來祥說，接梳觸面單煌元包括輕兩種材南料模型珍：層狀煉材料單毀元禾(敵薄單元傭)叛和接觸終摩擦型嘉單元勇(仍無厚度足單元還)道。其中玻Goo流dma冷n丈單元是穩(wěn)一種應衣用較為喊廣泛的知無厚度末接觸摩竊擦型單鄭元狐【乞76座】題，該單市元能模勿擬接觸沿面的滑感動和張螞裂。薄給層單元笑是由品Des絲ai儉等憂【秧78睬】生提出的寸。該接競觸面單完元的的粥一個最蹄大特點瑞是彈性芬范圍內(nèi)堤引入了淘獨立的忍剪切模范量，可竭以考慮籍滑動破早壞，拉制裂破壞弄。單元民厚度的陡選取對邪于計算妙結(jié)果影蠢響較大繪，單元掏厚度太津大，會叼從物理銷上帶來溝誤差；鋸單元厚氏度太小懼，又會杏從數(shù)學怨上帶來湊誤差購【遠79璃】鐵，如何侵較為合絨理地確聯(lián)定單元作厚度，包使得兩特方面的叢誤差均炕不大成泰為該方知法的關(guān)譽鍵。目幟前還無會較好的吩方法，閥只能根共據(jù)已有罷的經(jīng)驗茫來選取拒。凳對于接明觸面性椒能模擬賴，本文殼采用改爸進了的租Goo驅(qū)dma太n鏟無厚度雨四節(jié)點疑平面節(jié)濟理單元燙【驢62,蔥76深】出。如圖音6.2字-1適所示。圖該單元倒承受切堅線方向獵的剪應齊力猾與法線愧方向的復法向應嶺力駐，接觸滅面單元您的應力滴-鳥應變關(guān)愈系對于藥局部坐摩標扯可寫成仔易(軍5.2傾8)拋式中閃為接觸慘面單元界的切向纖及法向濁剛度；嫂，址為單元晚兩側(cè)對到應點的予相對切吩向及法臺向位移慈。賴假定位踢移沿節(jié)擋理單元劫長度呈江線性變析化，則您可導出毫單元對裂于局部炊坐標趙的單元恐剛度矩通陣為隸傭(5.相29)馬剛度矩偽陣向整蠢體坐標暖轉(zhuǎn)化為幻(5宰.30緩)其中塊污(5.斃31)復(概5.3朽2)腦子塊頁為正交匯矩陣。羊弦上述接霧觸單元星的缺點庫是由于電單元無經(jīng)厚度，氏計算中錫可能發(fā)展生單元守上下面它相淚互健“怠嵌鍋入膏”疏的現(xiàn)象偷，必須將對這種王嵌入量渡作人為籍的限制流，以免役導致過甩大誤差飯。例如牛對于受斤壓情況浪，為避摟免兩種貧材料的畝重疊，侍計算時爸常取一輝個很大籃的法向氣勁度系癢數(shù)，這沒樣不可烤避免地恢會給計慮算結(jié)果悔帶來一弊定的誤咽差軟【拋79渡】程。此外儀，當接田觸單元窩的上下?lián)u面發(fā)生唉相對位班移時，折也將產(chǎn)粥生誤差蝕。因此么Goo和dma田n索于蟻197苦6永年對該根單元作屠了修正窗，考慮飼到相對倒轉(zhuǎn)角的專影響。膊假定以繪接觸面侍單元的艙中心作鄭為計算抄點，則皇其應力朝-訓應變關(guān)瓶系表示寺為枯(挨5.3杏3)討式中，舅，撈為接觸厭面單元度中點力繩矩，宵為相對役轉(zhuǎn)角，抄以單元針的騾3-4踐節(jié)點的趨平面逆貫時針轉(zhuǎn)紗為正。顫假定位斯移沿長閃度線性異變化，朵可導出僻接觸面績單元剛更度矩陣眾為傅訪(5.恩34)式式中，久為單元蠟長度，腥為沿縱先向的厚絹度，對嬸整體坐長標的轉(zhuǎn)修換同式濃(身5.3漆0)-硬式酒(捐5.3棕2)暫。刮5.2備.4急土釘桿忌單元模潔擬四對土釘雖結(jié)構(gòu)中弦剛筋可毒采用一惕維桿單盡元進行擱模擬。寬圖弄5.2作表示一河維桿單含元居，節(jié)點守為聾。臣假定桿鈴件的節(jié)軟點力與陳桿端位那移之間獵的關(guān)系司式為剩田(5.昨35)其中，紗設桿單下元發(fā)的長度蹈為場，彈性柳模量為畫，橫截甜面面積捕為緒，與僅軸夾角遠為訓，如圖喝5.2川所示，蠟桿件發(fā)挺生的位殃移笛，此時管。根據(jù)耗幾何關(guān)返系，桿慌單元縮若短了下，根據(jù)洪材料力瘡學理論嚴，該桿念的軸向叨壓力為肅。由該屈軸力在捧軸和尾軸的投砌影，得浪出相應仔的四個角節(jié)點力這為，，亭這是當家時的四所個節(jié)點削力，因諷而就是宰單元剛兼度矩陣企中的第羨一列的篩4叢個元素遷。同樣嘉可以得榆出插，刃，尾時相應案的節(jié)點壇力，從錫而得出堂該矩陣變中其余土三列的門元素。本這樣就新得出塘由此可談見，桿踩單元剛溫度矩陣貢為一個子4法×以4躲階矩陣懇。挑5.3辱芝分步開投挖荷載勿及位移砌增量計堂算古由于土每體自重遵及地面縱超載的界作用，肚土體處藍于一定叢的初始檢地應力晨狀態(tài)，雷土體內(nèi)稀的應力誼為超載昆產(chǎn)生的駱應力與滲初始地厲應力之疫和。由聰于初始朝地應力非的存在忽，開挖君卸載必盯然引起辟沿開挖歉邊界上喉各點的悶應力釋每放，從回而引起蹦周圍土比體的變跪形和應雨力場的留變化。眠開挖后輛的應力粉場可看國作初始撒應力場乓一系列紙遞減過凱程的結(jié)米果。在喉第一步懸開挖后燥應力和藝位移分纏別為損、滋分別為耀初始應迫力和位稼移，融、毀分別為繪第一步跑開挖后火的應力護和位移艦增量。池在第項步開挖匠后的應興力和位危移分別考為文以上是計根據(jù)開當挖邊界鳥上各點狗的初始賽應力場茶和位移豆計算各揭邊界節(jié)毫點浙上屢“溝等效釋買放荷頓載萌”奸及節(jié)點元位移。擦對于深疏基坑工藝程，開禮挖前革，將開輝挖面作墳為應力尸自由面竟，開挖涼前自由卵面上各罵點處于在平衡狀盤態(tài)，開集挖后，雞被挖去么單元的筍作用力有消失，漆土體失給去平衡留，導致念周圍土緒體的變鉆形和應芳力場的頂變化。仆對于開刪挖荷載斃的計算柳可采用灑Man孟a伙【胡111沈】仿提出的擊下面方劇法計算狀各階段午開挖荷震載。御式中估為被挖藍去的單堡元數(shù)；兵為單元凳應變矩牙陣；館為單元省應力矢搬量。享份求得開班挖等效指荷載后膚，將其錯反轉(zhuǎn)方聾向施加衰于系統(tǒng)書，相當頌于在原投有應力杜場上迭貍加一組害反向節(jié)保點力，灣將挖去助單元對岡開挖面虛的作用詠相抵消塌。這一窮模擬開聚挖邊界俘效果，岔確定釋瞞放荷載考的方法扎，最先友是由奔J.M葛.Da終nca利n蹦等人提財出的，佩稱眾為憶“飼反轉(zhuǎn)應烘力釋放扣法躬”晶，是目守前開挖手效果模崇擬中?？逃玫姆阶蠓?。根顛據(jù)鄉(xiāng)“智反轉(zhuǎn)應豐力釋放趙法旋”津計算出烘來的位津移就是鹿基坑開俗挖后的葡位移值炸。堂有限元軍法模擬宮中，對努于被挖肺掉單元首的處理船有兩種遇方法。剃較常用楊的方法多是將每稠一步開幸挖掉的拜單元作瓦為班“釘空單鑼元樹”賊，令其閥剛度接恩近于零倚。把開跪挖部分唱單元射以致“問空單斥元喇”柳代替，米可能導喝致方程灶的杠“皺病不態(tài)辣”演，為此碑，常把綁與被挖腎去的節(jié)排點相對裂應的方汗程從總累剛度方費程中消謙去，即董令這些輝節(jié)點的萄位移為蜂零，并純修改其煤方程。慣另一對辣開挖單魯元處理栽的方法堅是，將拉開挖掉京的單元冶和節(jié)點帆除去，拒對單元專網(wǎng)絡重鳴新排列烈；重新跟排列單茅元和節(jié)稀點的編典碼，則趟單元和頸編碼會堤形成不盾規(guī)則的飯排列，津從而給趙計算帶墊來不便橫，因此撞該方法燥應用較面少，本吳文采用個的是前響一種方襖法。該5.4圾句支護過鴉程模擬屯為了模結(jié)擬支護俗過程，仰在確定轎離散化拍網(wǎng)格時致，必須節(jié)考慮各挺步施工握的工況劉特征。漁土釘支器護過程斃可以簡菜單地描交述為分灰步開炕挖脂—異加筋支皮護交—脈分步開稿挖的過夏程。首申先是開途挖土體撥，土體扣開挖完插后，再顏進行土繭釘雙的酬“籌錨凈固盯”毒以及噴礙射面層固。因此威面層單析元和土勉釘單元訂是在某滔一次支降護時被林生成而炊參與運麗算的，甘這些單柿元在離社散化時返就該考塊慮進去勺。對于榜土釘單蝶元采用剪一維桿曉單元，咸面層單捧元采用引板單元泄來模擬醋，支護普結(jié)構(gòu)和且土體間雜的接觸納面單元霸采用修魄正了的困Goo斃dma聾n意單元。閉對于每致一步支蝦護，把淚與該步越分支護嘗所對應沖的單元數(shù)(呢開挖后灰已室是強“釘空單清元摸”型)蒸重新賦厭給支護礎材料的茂幾何參隙數(shù)及力加學參數(shù)蒼。例如殲，對于璃面層施偏工模擬奧而言，椅將鋪設杜面層處按對應的滅開挖單筒元賦給止鋼筋混懂凝土的因力學參蕉數(shù)；對咸于土釘姓，在設骨置土釘妙處增加館土釘單烏元，并坡賦給其農(nóng)相應的刪幾何參規(guī)數(shù)腰(沉土釘?shù)耐韮A角、書長度、局直徑等磚)豬和力學徹參數(shù)護(苦抗壓強神度、彈演性模量渡等財)散。把每縫一施工播步驟的基計算結(jié)抬果迭加筒，即得華最終的吐結(jié)果。散嚴格來侮說，土藥