[发明专利]一种桩承式路堤中土拱效应的三维有限元建模方法

摘要

本发明公开了一种桩承式路堤中土拱效应的三维有限元建模方法。包括以下步骤：对桩承式路堤的实际情况进行简化，提取结构的几何参数，应用有限元分析软件ABAQUS，取1/4的桩、桩周土体和路堤作为典型单元进行分析，建立有限元模型；路堤填料和软土采用摩尔-库伦模型，并赋予相应的材料参数；设置路堤和软土的单元属性，进行网格划分；设置路堤结构的边界条件；对路堤结构施加荷载。本发明基于ABAQUS三维有限元数值软件，通过对桩承式路堤的实际结构进行简化，并同时考虑软土的承载力对土拱效应的影响，建立了研究桩承式路堤中土拱效应的研究三维有限元数值模型，可为桩承式路堤设计研究提供有益的参考。

主权项

一种桩承式路堤中土拱效应的三维有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：（1） 对桩承式路堤的实际情况进行简化，提取结构的几何参数，应用有限元分析软件ABAQUS，取1/4的桩、桩周土体和路堤作为典型单元进行分析，建立有限元模型；（2） 路堤填料和软土采用摩尔‑库伦模型，并赋予相应的材料参数；（3） 设置路堤填料和软土的单元属性，进行网格划分；（4） 设置路堤结构的边界条件；（5） 对路堤结构施加荷载；所述的步骤（1）中的有限元模型包括路堤和软土2个构件，不考虑桩体的变形，在桩帽处设置固定约束；    所述的步骤（2）中的材料参数为密度、弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘聚力；    所述的步骤（3）中的路堤填料和软土采用8节点1次实体单元或20节点2次实体单元，网格划分前应以划分均匀合格的有限元网格为准则对几何模型进行整理，并进行网格尺寸敏感性分析，以确定同时满足计算精度和计算效率的最优网格划分方式；所述的步骤（4）中的路堤结构的边界条件，即根据桩承式路堤的实际情况，约束路堤和软土的周围水平位移，同时对路堤底部桩帽区域进行固定约束；所述的步骤（5）中的结构荷载包括路堤的自重和下部软土的承载力，建模中在路堤和软土的接触面处施加竖向均布荷载模拟软土的承载作用，大小等于路堤填料的自重，随后，将竖向均布荷逐渐载减小到零，以模拟软土的固结作用,软土部分不施加重力荷载。