岩土材料模型的刚度参数

介绍

土显示出一种高度非线性的材料行为。 Eine der maßgeblichen Eigenschaften ist dabei die Spannungsabhängigkeit der Bodensteifigkeit. Das nichtlinear elastische Bodenmaterialmodell ist geeignet, diese spannungsabhängige Steifigkeit abzubilden.

Sobald im Programm der Materialtyp "Boden" eingestellt und das nichtlinear elastische Materialmodell "Isotrop | 岩土 | Nichtlinear elastisch (Volumenkörper)" gewählt ist, steht ein spezifisches Eingaberegister zur Verfügung (Bild 1).

1 非线性弹性土材料模型的特定参数

Spannungsabhängigkeit der Steifigkeit

Das oben gezeigte Register (Bild 1) bietet in der Grafik eine schematische Darstellung der Spannungs-Dehnungs-Beziehung von Boden.
Die verwendete Spannungsabhängigkeit ist für den Ödometrischen Modul mit der nachfolgenden Gleichung, gemäß [1], formuliert. Diese entspricht dem Ansatz, der im Hardening-Soil-Modell zur Anwendung kommt.

Die Scherfestigkeiten, φ und c, (Bild 1 (1)) können unmittelbar dem Geotechnischen Bericht eines jeweiligen Projektes entnommen werden. Weiterhin werden die folgenden Parameter (Bild 1 (2)) benötigt.

• E_oed,ref - Referenzwert des Ödometrischen Tangentenmoduls
• p_ref - Referenzspannung
• m - Exponent für Spannungsabhängigkeit

Die Spannungsabhängigkeit wird durch den Exponenten m gesteuert, der sowohl im Ödometerversuch als auch im Triaxialversuch gemessen werden kann. Typische Werte für Sand sind m = 0,5 und für Ton m = 1,0.
Der Referenzwert der Erstbelastungssteifigkeit E_oed,ref des Modells kann aus den Steifemoduli des Geotechnischen Berichtes mithilfe von p_ref und m abgeleitet werden.

Bestimmen der Parameter E_oed,ref, p_ref & m

In diesem Abschnitt wird nun das Bestimmen der Parameter für das Materialmodell anhand eines Beispiels gezeigt.
Aus dem Baugrundgutachten des Beispiels geht die folgende Bodenschichtung hervor.

2 图 2: 典型土壤参数 - 技术文章编号 001827 示例

Die Berechnung wird in folgenden Schritten durchgeführt:

• 1. Vorhandene Spannungen im initiellen Zustand ermitteln

Aus den Bodenkennwerten der Schichten und den Schichthöhen kann der effektive Überlagerungsdruck σ_v‘ für die jeweilige Tiefe ermittelt werden.

• 2. Steifigkeit des Bodens gemäß Geotechnischem Bericht

Das Steifigkeitsprofil des Bodens entlang der Tiefe ist aus dem Geotechnischen Bericht bekannt.

• 3. Steifigkeit mit der Formel des Materialmodells

Die Parameter des Materialmodells werden so eingestellt, dass das aus dem Materialmodell resultierende Steifigkeitsprofil eine gute Übereinstimmung mit dem des Gutachtens aufweist.

Damit ergeben sich für das Beispiel die in Bild 3 tabellarisch zusammengestellten Spannungen und Steifigkeiten.

3 图 3: 刚度调整的结果

结果

Das folgende Bild 4 zeigt den Verlauf der ödometrischen Steifigkeit über die Tiefe im Anfangsspannungszustand, wie er sich aus der Formel des Materialmodells ergibt und in der FE-Analyse verwendet wird. Zum Vergleich ist das Steifigkeitsprofil aus dem geotechnischen Bericht dargestellt.

4 土层刚度随深度变化

Es wird deutlich, dass die angesetzten Steifigkeitswerte E_oed das Steifigkeitsprofil des Geotechnischen Berichtes gut wieder geben.

知识库

激活非线性弹性土模型