砂土地基上圆形浅基础三维破坏包络面理论,该文是关于砂土地基论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
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摘 要：对砂土地基上圆形浅基础在竖向荷载V、水平荷载H及力矩M复合加载条件下的承载力进行了系统的三维有限元分析.在分析中,砂土假定为纯摩擦材料,遵循基于MohrCoulomb破坏准则的理想弹塑性本构关系.首先,对圆形浅基础的竖向承载力进行了有限元计算, 并和滑移线解法进行了对比,两种方法所得结果比较吻合.进而探讨了砂土内摩擦角对于基础在VH、VM荷载平面和VHM三维荷载空间内的破坏包络轨迹的影响.计算结果表明,和不排水情况下软黏土地基上基础破坏包络面相比,砂土地基上圆形浅基础的破坏包络面形状有较大差异, 但VH和VM平面内的破坏包络面形状仍具有较好的归一化特性.基于有限元计算结果,建立了圆形浅基础在VHM三维荷载空间内的破坏包络面方程, 该方程可用来合理评价复合加载条件下砂土地基上圆形浅基础的整体稳定性.
关键词：圆形浅基础；复合加载；砂土；破坏包络面；承载力
中图分类号：
TU311； P315.9文献标志码：A文章编号：16744764（2015）03006307
Abstract：
The bearing capacity of circular shallow footings subjected to combined loading composed of vertical component V, horizontal component H and moment M on sand is explored through three dimensional finite element numerical analyses. The sand is assumed to be purely frictional and obey elastoperfectly plastic relationship following the MohrCoulomb failure criterion. The capacity of circular footing under centrally vertical load is computed, and the calculated results agree well with those derived from slipline field theory. Then the influence of soil friction angle on the failure locus in the VH and VM load plane and VHM load space is investigated. The results show that the shape of failure envelopes of shallow foundations on sand is different from that on undrained clay, whilst normalization of the failure envelope on the VH and VM load plane by the pure vertical bearing capacity allow it to be generalized for varying conditions. Based on finite element analyses, the equation of failure envelope in the VHM three dimensional load space is proposed, which can be used to evaluate the general stability of circular footings on sand under combined loading condition.
Key words：circular footing； combined loading； sand； failure envelope； bearing capacity
对于圆形浅基础,传统的地基承载力分析理论主要有Terzaghi、Vesic、Hansen、Meyerhoff等提出的各种经验、半经验公式,对于倾斜和偏心荷载作用下的浅基础稳定性问题,一般是基于Terzaghi竖向承载力公式,分别通过引入荷载倾斜系数和Meyerhoff有效宽度假定来考虑水平荷载和偏心荷载对竖向承载力的影响,对此栾茂田等[1]已经进行了比较全面的评述.
随着石油、天然气和金属矿物等海洋资源的大力开发,各种海洋基础稳定性评价方面的问题得到了高度重视.和陆地上基础相比,海洋基础除了承受竖向荷载V以外,通常还要抵抗波浪和风暴等所引起的水平荷载H和力矩M.在这种复合加载情况下,海洋基础一般不会在单纯的竖向荷载作用下达到极限平衡状态,而是在竖向荷载、水平荷载和力矩的不同组合条件下发生失稳破坏.因此,将传统的地基承载力理论用于海洋浅基础稳定性评价时,可能出现较大偏差,从而不适合含有较大水平荷载和力矩的情况[2].为了解决这个问题,部分学者[12]通过系统研究提出了破坏包络面理论,认为在复合加载条件下,地基达到整体破坏时各个荷载分量的组合在三维荷载空间（V,H,M）中将形成一个不依赖于加载路径的外凸曲面,其方程可由引起地基失稳时的各个荷载分量显式表达为f（V,H,M）等于0.根据实际的受力状态和该破坏包络面之间的相对位置关系,可以直观评价设计荷载状态下海洋基础的整体稳定性.
目前所开展的研究工作大多针对软黏土地基,砂土地基上圆形浅基础破坏包络面方程的研究较少,并仅限于模型试验研究.Martin等[3]对于复合加载条件下黏土地基上纺锤形基础的力学响应进行了比较系统的室内小比尺模型试验.在此基础上,Gottardi等[4]、Cocjin等[5]分别对于密砂上圆形和条形浅基础开展了一系列模型试验,并对试验数据进行拟合,建议了砂土地基上浅基础的破坏包络面方程.Cassidy等[6]针对松散钙质砂地基开展了小比尺复合加载试验研究,主要探讨了宏单元模型中的硬化准则和流动法则.但这些试验工作都是针对某种相对密度或内摩擦角的砂土,因此,本文对于共面复合加载条件下砂土地基上圆形浅基础的承载力进行比较系统的有限元分析,探讨了砂土内摩擦角（对于圆形浅基础在VH、VM荷载平面和VHM荷载空间内的破坏包络轨迹的影响,并和已有的室内模型试验结果进行了对比.
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