砂墙组合单元的有限元分析
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本文提出的砂墙组合单元由三个部分组成,分别代表砂墙区和涂抹区,如图1(a)所示。不同区域可以采用不同的材料参数,以有效地考虑砂墙地基中涂抹作用和井阻作用对地基固结效果的影响。将该组合单元加入USAP有限元计算软件,可以方便地进行砂墙地基的平面应变有限元分析。该解答可以综合地考虑砂墙的涂抹作用、井阻作用,地基的侧向变形、竖向渗流条件,以及土体性状随深度的变化和各种加载条件。砂墙组合单元的分区和节点编号如图1(b)所示。
砂墙组合单元的构造如图1(a)所示,其分区编号和结点编号如图1(b)所示。与常规单元相同,组合单元为由4-8结点组成的四边形单元。考虑井阻作用时,第5和第7结点是必需的。为便于描述,类似于单元体的描述,每个分区也采用4-8个几何点来描述,如图1(b)所示。其中ij表示第j个分区的第i个几何点,并称这些几何点为区结点。应当注意的是区结点没有独立的位移和孔压,其位移和孔压由单元结点的位移和孔压唯一确定。
例如在1号分区内,区结点11的母单元坐标为(-1,-1),将其代入式(7),计算得到区结点11的位移即为单元结点1的位移。同理,得到区结点41、81点的位移分别等于单元结点4、8的位移;区结点21点的位移由单元结点1、2、5的位移共同确定;31点的位移由结点3、4、7的位移共同确定;61点的位移由结点6、8的位移共同确定。同理,可得到2号分区和3号分区各区结点的位移。
在砂墙区,假定孔压沿径向均匀分布,沿轴向线性分布,由单元结点5、7的孔压唯一确定。即在2号分区内,区结点12、22点的孔压均等于单元结点5的孔压;区结点32、42点的孔压均等于单元结点7的孔压;区结点62、82点的孔压均等于单元结点5、7的孔压的平均值。

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