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固结分析中可以使用哪些加载方式?
创建者:章延平,编辑者:章延平,最近更新:2014/07/31 15:46:20

问题描述

在饱和粘土类地基上进行工程施工时,往往需要考虑饱和粘土的变形、强度随时间的变化,即饱和粘土的固结问题。PLAXIS在固结分析中可以使用哪些加载方式进行计算?

解答

在饱和粘土类地基上施工(加载或卸载)时,在地基中会产生相应的超静孔隙水压力(简称超孔压)。在加载(或卸载)瞬时,超孔压会迅速升高(卸载时为拉应力),但随着时间的增长,超孔压会逐步消散(孔隙水的流动)。这个随时间变化的过程可以使用固结分析进行评估。根据对固结分析目标的不同控制方法,程序提供了不同的加载方式,包括分步施工,最小孔压和固结度。


1 固结分析的加载类型

1. 分步施工:给定固结的时间间隔,即固结分析的总持续时间,程序分析在给定的时间内超孔压的消散情况,以及土层的变形、强度变化情况。选择这种加载方式之后,可以在当前分析步中同时进行加(卸)载,如增加(修改)荷载及其组合,改变部分材料属性等。如果在固结的同时进行加载,则该项荷载会按照给定的时间间隔线性递增,直至达到最终值,这更多的是代表一个加载(或施工)过程,而与加载之后的固结过程无关。因此,要根据具体的施工条件来确定在固结的同时是否考虑加载。

此项加载方式可用于工程项目的工期一定,需要根据工期确定施工顺序的情况。


2 分步施工加载与时间间隔

2. 最小超孔压:指定一个超孔压的最小值,使计算结束时土层中的全部超孔压消散到该值以下。注意此处指定的最小超孔压是绝对值,因此计算结束的条件即可以是孔隙压应力,也可以是孔隙拉应力。选择这种加载方式之后,由于在计算之前我们无法预知超孔压消散到该水平时需要的总时间,此时不需要指定时间间隔,程序会根据指定的最小超孔压来计算达到该值时需要的总时间。可以从阶段窗口中的“达到的数值”参数列表中查看固结分析所需要的总时间,以及超孔压消散之后的最终值是否低于设定的目标值,见图4。注意选择该项加载类型之后,不能再同时进行加载,因为此时程序是根据上一分析步得到的最终超孔压进行固结计算。

此项加载方式可用于在既定的对最终超孔压的要求水平前提下,对工程项目施工的时间进行规划的情况。


3 最小超孔压加载类型与孔压计算类型


4 固结计算后最终超孔压的达到值及需要的总时间

3. 固结度:指定一个目标固结度,使计算结束时土层中的固结度达到该值。此处的固结度定义为固结后消散掉的超孔压与计算开始时的最大超孔压(上一分析步最终达到的最大超孔压Pmax)之比。这种加载方式的计算原理与最小超孔压完全一致,二者可以进行等效转换。

最小超孔压 = 1-UPmax

上一分析步最终的最大超孔压Pmax可以在阶段窗口中“达到的数值”参数列表中查到,如图5所示。


5 上一分析步最终的Pmax



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