资源描述：
《弹塑性本构模型计算冻结壁应力场和位移场》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2005年第5期低温工程No152005总第147期CRYOGENICSSumNo1147弹塑性本构模型计算冻结壁应力场和位移场11,2李栋伟汪仁和1(安徽理工大学土木工程系淮南232001)2(中国科学技术大学力学和机械工程系合肥230026)摘要:应用冻结壁在卸载状态下冻结壁-周围土体共同作用的力学模型,基于大量的冻土应力-应变关系曲线的试验,采用弹塑性非线性本构模型计算冻结壁应力场和位移场。计算结果表明,由于冻结壁在周围土体共同作用下外载比原始水平应力要低,计算的应力场和位移场和有限元模拟接近地。关键词:冻结壁共同作用弹性非线性本构模型
2、应力场位移场中图分类号:TD265.3文献标识码:A文章编号:100026516(2005)0520053203Elasticandplasticmodelforcalculattionoffrozenwallstressanddisplacementfield11,2LiDongweiWangRenhe(1DepartmentofCivilEngineeringofAnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China)(2DepartmentofModernMechanicsof
3、UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026,China)Abstract:Applingthemechanicalmodelof“interactionoffrozensoilwalllandsurroundearthmassinunloadedstated”andbasedonalotoftheexperimentsoffrozensoilstress2straincurve,anonlinearelasticplasticmodelisadoptedtocomputefrozen
4、wallstressanddisplacementfield.Thecalculationresultsdemon2stratethattheloadonfrozensoilismuchlowerthanthehorizontalgroundpressandthestressanddisplace2mentfieldaremuchclosetoFEMsimulation.Thesecalculationsshouldbeofcertainsingnificanceforthedesignoffrozenwall.Keywords:frozen
5、wall;interaction;nonlinearelasticandplasticmodel;stressfield;displacementfield外围土体的应力场σ等于在原始应力场σ0附加一1引言个由施加在冻结壁内表面上的解除应力作用引起的冻结壁是在具有原始应力场的土体中形成的。解除应力场σr,即在井筒开挖过程中冻结壁内表面上解除了原始应力,σ=σ0+σr(1)这就是冻结壁的卸载状态。卸载状态下冻结壁及其显然,解除应力与原始应力数值相等,符号相反。由收稿日期:2004212205;修订日期:2005208205基金项目:获安徽理工大
6、学博士、硕士基金资助;安徽省自然科学基金(050440501)资助。作者简介:李栋伟,男,27岁,硕士,助教。54低温工程2005年于土体中由原始应力场σ0引起的位移场在冻结壁内部开挖前已经形成。所以,开挖所产生的位移仅仅是由解除应力引起的。因此在工程应用上考察冻结壁的应力应变状态时只需要考虑解除应力场σr的作用[1]而不需考虑原始应力场σ0的作用。图2WDT-100型冻土试验压缩机Fig12WDT-100Frozentestfacility图1冻结壁计算模型Fig11Frozenwallcalculatingmodel对于平面应变问题,解除
7、应力的等效应力ped由下式表示p0Peq=(2)2(1-μ)式中p0为土体的原始地应力,MPa;μ为土体的泊松比。2冻土本构关系图3典型冻土瞬时应力应变曲线Fig13Stress2straincurveoftypicalfrozensoil试验是在自行研制的WDT-100型试验压缩机中进行。冻土试验压缩机由低温箱、自动加载系统、duuεr=,εθ=,εz=0(4)数据采集仪等组成。试验过程中的加载、数据采集及drr试验结束条件全由计算机自动控制,如图2。试样形即状均为<50×100mm的圆柱体。先对试样先进行固duu+=0(5)结,后冻结,达
8、到试验温度后,恒温条件下不少于24hdrr再进行冻土试验,试验结果如图3。积分式(5)可得从图3典型冻土应力-应变关系曲线可以看出:cu=(6)冻土本构关系具有具有
