基于基于abaqus的深基坑变形三维有限元分析

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1、南华大学硕士学位论文基于ABAQUS的深基坑变形三维有限元分析姓名：甄精莲申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：段仲沅20070501摘要本文论述了深基坑工程和支护结构变形有限元法的发展现状，分析了目前基坑工程中频繁出现事故的原因，根据基坑工程特点，强调了动态设计的重要性，避免仅依赖于理论计算进行设计与施工。本文采用ABAQUS有限元软件模拟基坑的施工过程，根据基坑土体的物理力学性质，选择了德洛克－普拉格（Drucker-Prager）屈服准则。该准则假定土体是理想的弹塑性体，能够较好的模拟基坑开挖过程中土体的应力应变状态。通过选择合适的计算范围，建立相应的模型。土体单元及人

2、工挖孔桩采用三维八节点实体减缩积分单元(C3D8R)模拟。并对模型进行网格划分，分别定义土体和结构单元的材料性质，采用位移边界条件定义基坑的边界及施加约束。通过对模型加载模拟基坑施工过程，对基坑工程在施工过程中的变形进行三维弹塑性有限元分析。分析过程中采用非线性问题中的第三类非线性问题，即边界条件的非线性问题，数值计算基于ABAQUS采用罚函数方法求解结构面的接触问题，考虑了桩、土两种材料接触面受力的影响；对基坑工程施工不同工况下支护结构的变形进行模拟，将其模拟结果与基坑工程施工实际监测数据进行对比分析，通过调整有关参数反复进行模拟，最终找出合理的模型。本文通过对工程实例施工过程

3、的模拟，验证模型的合理性。通过对基坑工程施工各工况模拟预测基坑的变形，并提出相应的施工措施，用以指导工程实践。关键词：三维弹塑性；有限元；接触面；基坑变形；预测IAbstractInthispaper,thedevelopingconditionofdeepfoundationpitanddeformationofsupportingstructure,thereasonofworksaccidentatpresentaredescribed,andtheimportanceofthedynamicdesignaccordingtotheengineeringfeatureise

4、mphasized,sowecan’tonlydependonthepredictvalueintheactuality.ThefoundationpitexcavationissimulatedbythesoftwareABAQUS,Drucker-Pragermodelischoosedinthepaper,whichisperfectelastoplasticbodytosimulatestress-strainrelationsofsoils.ThroughchoosingappropriatecalculationscopebuildsrelevantModels.C3

5、D8RisadoptedtosimulateforSoilselementandmanualexcavationpile.Meshpartitioningandloadforthemodel,materialtypeforthesoilsandconstructionelement,boundaryconditionforthefoundationpitarediscussed.Thedeformationoffoundationpitexcavationisanalysisedforthethreedimensionalelasticandplasticfiniteelemen

6、t.Analysisprocedureisdescribedbynonlinearproblemwithboundarycondition.NumericalcalculationisbasedonABAQUSwhichadoptspenaltyfunctiontosolvethestructuralplanecontactproblem.Thedeformationoffoundationpitexcavationfordifferentworkconditionissimulated,andcontrastiveanalysisismadebetweenanalogueres

7、ultandmonitoringdataoffoundationpitExcavation,thenadjustingrelevantparameterstoreceiverationalmodel.,Itisrelevantforthemodelthroughsimulatingtheengineeringexample.Thedeformationoffoundationpitexcavationforallworkconditionsissimulated,andrelev