[发明专利]一种地连墙施工方式下拱脚水平位移的计算方法

权利要求书

1.一种地连墙施工方式下拱脚水平位移的计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)、建立地连墙有限元模型；

步骤(2)、设定混凝土基础厚度T_b、地连墙厚度T_d、混凝土基础以下地基剪切模量G_j、地连墙外侧结构剪切模量G_t、拱座水平力F_h和拱铰处拱肋切线与水平夹角的范围；

步骤(3)、在步骤(2)中设定的参数范围值内，分别取不同的混凝土基础厚度T_b、地连墙厚度T_d、混凝土基础以下地基剪切模量G_j、地连墙外侧结构剪切模量G_t、拱座水平力F_h和拱铰处拱肋切线与水平夹角的值组成不同的组合值；

步骤(4)、假定地连墙外侧土体为弹塑性材料，其屈服准则为：

在式1中，I₁和J₂分别为第一球应力不变量和第二偏应力不变量；

α和k是与材料性质有关的参数，其表达式如下：

在式2和式3中，c为粘聚力；φ为内摩擦角；

地连墙外侧土体是壳体结构或者实体单元，其刚度矩阵均表示为：

[K]^e＝∫[B]^T[D][B]dΩ 式4

在式4中[D]为材料本构矩阵，[B]为总刚度矩阵；

由式4可形成结构总体刚度阵，同时对结构相应节点施加力；由于外侧土体为弹塑性材料，在求解时将荷载进行分级求解，同时在每级荷载下又进行完全Newton-Raphson迭代计算；

步骤(5)、通过对不同等级下力的迭代计算，得到拱脚处水平位移的计算公式如下：

其中p₁、p₂、p₃、p₄、p₅、p₆、p₇、p₈、p₉、p₁₀为特征数，其值分别为：p₁＝22.9，p₂＝-0.024，p₃＝-0.79，p₄＝0.173，p₅＝-0.012，p₆＝0.000092，p₇＝-0.034，p₈＝-2.179，p₉＝-7.35E-12，p₁₀＝-5.22E-06。

2.如权利要求1所述的一种地连墙施工方式下拱脚水平位移的计算方法，其特征在于：所述Newton-Raphson迭代计算步骤如下：

步骤1、荷载增量步计数初始化i＝0；

步骤2、i＝i+1；假设迭代次数j＝0，节点位移增量脚并计算当前总的外荷载值；

步骤3、j＝j+1；

步骤4、计算与第j次迭代后单元应力对应的单元刚度矩阵，并集成到总刚度矩阵，公式如下：

步骤5、求解式6的平衡方程；

步骤6、按以下步骤计算单元应力：

S1:用弹塑性本构矩阵[D_e]计算试探应力

S2:将试探应力代入材料的屈服函数表达式F＝F(σ)；

S3:若且则表明材料处于弹性状态；

S4:若且则表明材料在第j步迭代时处于弹性状态；

步骤7、计算单元等效结点力并集成等效节点力得出如下公式：

步骤8、判别收敛准则是否满足，如不满足，返回步骤3，继续迭代计算；如满足，停止迭代。

3.如权利要求1所述的一种地连墙施工方式下拱脚水平位移的计算方法，其特征在于：所述混凝土基础厚度的范围为2-6m。

4.如权利要求1所述的一种地连墙施工方式下拱脚水平位移的计算方法，其特征在于：所述地连墙厚度的范围为0-3m。