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第49卷第3期 大连理工大学学报 V胡．49．No．3 2 009 009年5月 of of M町2 JournalDalian UniversityTechnology 复合加载模式下条形浅基础地基承载力上限分析 张其一1’2， 栾茂田¨一， 杨 庆1’2 (1．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024， 2．大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所，辽宁大连 116024) 摘要：针对竖向荷载、水平荷载与力矩荷载共同作用下的条形基础，在塑性极限分析理论与 Meyerhof“等效宽度”概念的基础上。构造可交的运动许可速度场，推导了复合加载模式下条 形基础承载力的上限解．为了证实上限解的合理性与适用性，采用了通用有限元软件 ABAQUS进行了数值计算．结果表明，推导的条形基础上限解能够很好地求解复合加载模式 下地基的极限承载力． 关键词：复合加载；等效宽度；极限承载力；条形基础；上限分析 中图分类号：TU432文献标志码：A O 引 言 为了精确求解复合加载情况下地基的极限承 载力，必须考虑土体的应力一应变本构关系，以及 水利、港口、海洋工程结构物不仅受到结构物 实际工程的初值条件或边值条件、加载路径与加 自身所引起的竖向荷载的长期作用，而且遭受到 载历史等情况【4。，一般情况下该方法很难找到问 波浪、水流、暴风等引起的水平荷载和力矩荷载的 题的解析解，故针对该问题大都采用有限元方法 作用．这些荷载通过基础传到地基上，从而使地基 进行数值求解．本文在国内外学者研究基础上，利 受到水平荷载、竖向荷载和力矩荷载的共同作用， 用土体塑性极限分析原理‘51，采用各向同性的 这种加载模式一般定义为复合加载模式．复合加 Mohr-Coulomb屈服准则与相关联的流动法则， 载模式下，地基极限承载力不仅与基础型式、地基 在比例加载的条件下构造运动许可的速度场，推 土的强度有关，而且与荷载组合方式密切相关，承 导条形基础在复合加载模式下承载力的上限解； 载力公式也往往在经典竖向极限承载力基础上进 并利用通用有限元软件ABAQUS对本文上限解 行修正．1954年Green给出了考虑竖向荷载与水 平荷载共同作用的理论计算公式，该计算公式没 的合理性与适用性进行数值验证． 有考虑力矩荷载的作用[1]． 1 复合加载模式下承载力上限分析 1953年Meyerhof通过采用“等效宽度”的概 念，提出了考虑竖向荷载和力矩荷载共同作用的 虚功率原理指出[“7]：对于任意一组静力容 理论计算公式，但没有考虑水平荷载的作用[2]．栾 许的应力场和任意一组机动容许的速度场，外力 茂田等在极限平衡理论基础上，利用变分原理求 虚功率等于物体内能耗散率．而且上限定理指出： 解了条形基础在水平荷载与竖向荷载共