强度折减法在高桩码头岸坡稳定分析中的应用-论文.pdf

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1、第50卷第8期甘肃水利水电技术Vo1．50．No．82014年8月GANSUWATERRESOURCESANDHYDROPOWERTECHNO'GYAug．，2014·设计与研究·强度折减法在高桩码头岸坡稳定分析中的应用陶雄(江苏省科佳工程设计有限公司，江苏无锡214002)摘要：高桩码头是近岸软土地基上最常见的港工结构类型，码头岸坡的稳定关系到码头的正常使用以及广大人民的生命和财产安全。采用有限元强度折减法对国内某高桩码头岸坡进行稳定分析，建立了有限元模型，计算过程中假定桩基与土体协同变形，土体采用Drucker-Prager屈服准则，以计算送代不收敛作为

2、边坡破坏的判断标准。给出了岸坡的安全系数、塑性屈服区和位移场，结果表明：桩基的存在使得岸坡更加稳定，桩基的支护作用使潜在的滑裂面向下移。高桩码头稳定分析应考虑桩基的抗滑稳定作用。关键词：高桩码头；边坡稳定；有限元强度折减法；失稳判据中图分类号：0241．82：U656．113文献标志码：A文章编号：2095—0144(2014)08—0010—031前言稳判据且当时计算力学处于起步阶段，该概念长期高桩码头是最为常见的近岸软土地基上的港工以来没有得到广泛认可。直到1999年，Griffith等人结构型式l1]。近几年来，高桩码头岸坡失稳的现象越用有限元强度折减

3、法计算得到的强度储备安全系数来越严重]，有的需要昂贵的费用进行修复[4J。码与传统方法的稳定安全系数比较接近，有限元强度头岸坡的失稳严重威胁着人民的生命和财产安全，折减法再次引起了广泛的关注。近年来，由于计算因此，开展高桩码头岸坡稳定分析研究将具有重要机的飞速发展．并且有限元强度折减法能够克服许的意义。多传统刚体极限平衡法的不足，有限元强度折减法目前．用于分析岸坡稳定的方法主要有刚体极已在边坡工程中得到广泛的应用。有限元强度折减限平衡法和有限元单元法[63。有限单元法较刚体法的较刚体极限平衡法的优点在于：不需要事先假极限平衡法有着许多优点：可以模拟支护结构与

4、岩定滑裂面的形状和位置；能够模拟复杂地质条件和土体之间的共同作用；可以得到边坡的应变和应力地形地貌的边坡；能够模拟支护结构与岩土体之间特性：可以模拟复杂地质条件和地形地貌的边坡；可的共同作用；可以得到边坡的应变和应力特性：可以以考虑岩土体变形对应力的影响和岩土体的非线性考虑岩土体变形对应力的影响和岩土体的非线性本本构关系；不需要对边坡进行条分，也不需要事先假构关系定滑裂面的形状和位置。鉴此，文中针对国内某高有限元强度折减法基本思想是：在理想弹塑性桩码头工程．建立了有限元模型，并利用有限元强度有限元计算中选择不同的折减系数．将边坡岩土体折减法进行岸坡稳定分析。

5、计算过程中假定桩基结抗剪切强度参数降低，通过试算找到边坡濒临破坏构与岸坡土体协同变形。采用D—P准则作为土体屈的极限状态，濒临破坏状态时的强度折减系数即服准则。最后，给出了天然岸坡和考虑高桩作用的为边坡的强度储备安全系数。强度折减系数的定义岸坡稳定安全系数、位移场和塑性屈服区．探讨了高为：桩对岸坡的抗滑稳定作用。c~=c／E(1)2有限元强度折减法~br-=tan一(tan‘P／)(2)2．1有限元强度折减法原理式中：c——岩土体的黏聚力；Zienkiewicz等人于1975年首次提出了有限元——岩土体的内摩擦角；数值分析法中强度折减系数的概念，该概念所确定

6、c、西一分别为岩土体折减后的黏聚力、内的强度储备安全系数与刚体极限平衡法所给出的稳摩擦角：定安全系数在概念上是一致的。由于缺乏相应的失一折减系数。收稿日期：2014—07—16作者简介：陶雄(1983一)，男，江苏无锡人，工程师，硕士研究生，主要从事水工岩土工程施工与设计。·1O·第8期陶雄：强度折减法在高桩码头岸坡稳定分析中的应用第5O卷强度折减法的基本思路是：首先选定初始折减成数值计算不收敛，边坡是否真正破坏难以判断。系数(通常为1．0)，将抗剪强度参数(凝聚力和内摩而Drucker—Prager准则在应力空间中的屈服面为光擦角的转换值)同时除以折减系数

7、，然后按照折减的滑的圆锥，更适合于数值计算。目前，国际上许多大强度参数进行有限元计算，如果计算在用户指定的型商用有限元软件都采用Drucker—Prager准则。比的收敛条件下收敛，则边坡处于稳定状态，应继续增如MARC、NASTRAN、ANSYS等。因此，本文也采用大折减系数，直到边坡处于临界状态。此时的强度折Drucker—Prager准则：减系数即为边坡的稳定安全系数。屈服区显示的滑F=aI1抛=(3)裂面即为边坡实际的滑裂面。式(3)中，l和分别是应力张量的第一不变量和第在本质上．有限元强度折减法与刚体极限平衡二不变量，、K是与岩土材料的黏聚力和内摩

8、擦角法是一致的．都是将边坡的稳定安全系数定义为沿相关