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土体在荷载作用下的流变效应,引起打入层状地基中的桩体产生相应的流变效应。国内外对于这方面的研究成果较少,在此背景下,本文选择打入层状地基的群桩基础的流变效应作为研究课题,利用大型有限元分析软件MSC.Marc进行数值模拟。首先,查阅大量相关文献并结合土体流变本构模型理论知识,选择广义Kelvin模型作为流变本构模型;其次,利用Fortran语言,自行开发了适用于模拟层状土体流变效应的广义Kelvin粘弹性流变程序;然后在MSC.Marc软件基础上,利用自行开发的流变程序,对群桩基础施工过程及工后的流变效应进行系统研究;最后,研究了桩长、桩数、桩距、土体变形模量、土体粘滞系数、荷载水平等因素对群桩基础沉降的流变效应的影响。
本文主要包括以下几个方面的研究内容:
1.从描述粘弹性模型的基本元件性质入手,分析广义Kelvin粘弹性本构模型的力学特性。
2.针对现有MSC.Marc软件对模拟岩土工程流变效应所缺少的一些功能和局限性,利用Fortran语言,编制适用于模拟层状土体流变效应的广义Kelvin粘弹性流变程序,利用大型有限元分析软件MSC.Marc的子程序接口,替换MSC.Marc缺省流变程序,拓展了MSC.Marc软件流变效应模拟方面的功能。
3.在MSC.Marc有限元软件基础上,利用开发了层状土体的流变程序,对群桩基础变形与承载性状的流变效应进行数值模拟。
4.分析桩长、桩数、桩距、土体变形模量、土体粘滞系数、荷载水平等因素对群桩基础变形流变效应的影响。
通过本文的研究分析,总结出了一些群桩基础流变效应方面的结论与建议,更深刻地认识了打入松软土体中的桩基的流变力学特性。