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谈弹性半空间地基模型弹性半空间地基模型分析与有限元分析比较

2022/07/16126 作者:佚名
导读:梁锴等人所做的有限元数值模拟分析方法视基础为刚性基础, 分析了冲刷对桥墩稳定性的影响。该分析方法同样得出4号墩受冲刷影响最为严重的结论。此外, 该分析方法还得到了墩顶的横向和竖向的墩顶位移值, 为全面分析冲刷对桥墩稳定性的影响提供了依据, 借鉴于上述分析方法的思路得到4号墩结果。 然而有限元分析方法与弹性半空间地基模型分析桥墩受冲刷影响后的基底压应力与墩顶弹性水平位移各有特点, 以下将两种分析方法

梁锴等人所做的有限元数值模拟分析方法视基础为刚性基础, 分析了冲刷对桥墩稳定性的影响。该分析方法同样得出4号墩受冲刷影响最为严重的结论。此外, 该分析方法还得到了墩顶的横向和竖向的墩顶位移值, 为全面分析冲刷对桥墩稳定性的影响提供了依据, 借鉴于上述分析方法的思路得到4号墩结果。

然而有限元分析方法与弹性半空间地基模型分析桥墩受冲刷影响后的基底压应力与墩顶弹性水平位移各有特点, 以下将两种分析方法得到的结果(4号墩结果)进行比较。

在基础未被冲刷时, 两种分析方法的墩顶弹性水平位移值相差8%;冲刷程度为10%时, 两种分析方法的墩顶弹性水平位移值相差13%;冲刷程度为20%时, 两种分析方法的墩顶弹性水平位移值相差31%;冲刷程度为30%时, 两种分析方法的墩顶弹性水平位移值相差30%。随着冲刷淘空程度的增加, 两者之间的差距会有所增加,而且弹性半空间地基分析表现的会大于有限元分析结果。这是由于弹性半空间地基模型将地基看成是均质、各向同性的弹性半无限体, 而实际上地基土并不是理想的、均质、各向同性的弹性体的原故。地基压缩层的厚度是有限的, 因而这种地基模型的应力扩散能力往往超过地基的实际情况,地基的沉降往往也比实际的大。而有限元分析把地基看成刚性约束, 从而使得两种方法所得的分析结果随着冲刷程度的增大而相差加大。但是,由于4号墩在冲刷程度接近18%时就已经给桥梁的安全带来威胁, 为此, 两种方法的分析结果是具有借鉴性的。

在基础未被冲刷时, 两种分析方法的压应力值相差31%;冲刷程度为10%时, 两种分析方法的压应力值相差18%;冲刷程度为20%时,两种分析方法的压应力值相差3%;冲刷程度为30%时, 两种分析方法的压应力值相差2%;冲刷程度为40%时, 两种分析方法的压应力值相差1%;冲刷程度为50%时, 两种分析方法的压应力相差14%。而且表现为有限元分析的结果数据偏大一些, 这主要是由于弹性半空间地基对压力有一定的缓冲效应的原因, 从而表现为基底应力偏小些, 但两者的结果相差较小, 再次认证了两种方法的分析结果是具有借鉴性的。

由此可以看出, 当冲刷程度在30%以内时, 两种分析方法的计算结果相差并不大, 两种分析方法的结果可以相互验证, 可以参考有限元分析的结果 。

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