车辆移动荷载作用下基坑支护桩-土相互作用研究

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车辆移动荷载对桩-土相互作用的影响目前尚属于起步阶段,而在城市深基坑建设中,人们对临近基坑车辆移动荷载作用下基坑中支护桩与土间的相互作用情况的关注还尚属空白,本文通过理论研究与ANSYS软件模拟,对车辆移动荷载作用下基坑中悬臂单桩-土间相互作用进行了研究。主要分为以下几个方面:本文通过车辆荷载特征的分析及对不同自由度车辆动态模型的探讨,确定了车辆轮胎与道路地面接触的轨迹形状极其计算公式,同时选择双自由度四分之一车辆模型进行分析:并给出了综合考虑各方面影响因素的车辆荷载数学表达式;最终确定以四个相同的移动半正弦波矩形均布荷载来描述ANSYS分析中车辆的四个车轮所施加的荷载。本文通过对土体材料非线性特性的分析,对当前描述结构周围土体的数值分析本构模型进行了综述;最后根据各土体模型优缺点及模拟需要,以非线性弹-理想塑性土体本构模型——Drucker-Prager模型作为ANSYS模拟中的土体材料模型。本文通过对实际中结构与土相互作用的特征的分析及对桩-土相互作用接触面的数值模拟的发展与研究情况的概述,对无厚度接触面单元与有厚度接触面单元的理论基础及其适用性进行了探讨;最后选择了适合ANSYS结构分析的“广义”的无厚度Goodman接触面单元进行了介绍,并对两个接触面单元之间的法向关系与切向关系进行了分析,指出实现接触协调条件是选择恰当的接触面单元的关键。本文利用ANSYS对车辆移动荷载下基坑中悬臂支护单桩与土体相互作用情况进行了模拟,并分别对基坑开挖前后车辆移动荷载的影响、开挖后车速的影响、开挖后车辆振动角频率的影响进行了对比分析。结果表明:基坑开挖后比开挖前车辆移动荷载的影响更为明显,车辆行驶速度比车辆振动角频率的影响更为明显,车辆移动荷载对于沉降的影响大于对于向基坑内位移的影响远大于对于沿车辆行驶方向位移的影响,车辆移动荷载对于沿车辆行驶方向位移的扰动大于对于向基坑内位移的扰动大于对沉降的扰动。
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