悬臂混凝土连拱挡土墙的弹塑性有限元分析

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混凝土连拱挡土墙应用较少,原因之一在于设计思路比较粗糙造成的。目前设计上还把整个空间构件分别简化为水平构件和竖向构件进行验算,存在很大的不合理性。而弄清楚在桩土相互作用下组合拱的受力特点是解决这一问题的关键所在。本文采用大型有限元程序Abaqus建立三维模型,模拟基坑开挖的施工过程,对具有无铰拱特性的组合拱结构从拱的插入深度,基坑开挖深度,拱冠厚度,拱脚直径和长度,矢跨比等方面进行了受力和变形的系统分析。文章在分析中,变形采取了与相同厚度地下连续墙进行比较分析的方法;受力主要对拱冠和拱脚的应力分布进行了分析,并与工程简化算法进行了比较。受力分析结果显示,对连拱挡土墙按竖向构件进行验算存在很大的不合理性。拱冠和拱脚处的应力比值跟竖向构件比较相差悬殊;拱冠处由于大部分外力转化为水平拱内轴压力而使得竖向拉应力大大减小;竖向上拱内轴力与土压力的分布模式并不相同,并且在坑底附近出现了轴拉力;拱脚处也由于拱体对外力的自我调节作用而变得比纯竖向构件小的多。最后采用本文的方法分析了一个工程实例,验证了本文方法的正确性。
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