桩土共同工作的桩基内力分析有限－边界元法-昆明理工大学学报.PDF

第28卷 第3期 昆明理工大学学报 (理工版 ) Vol.28No.3 2003年6月 Jun .2003 桩土共同工作的桩基内力分析有限-边界元法 1 2 2 2 周 罡,李三珍,蒲怀仁,宁晓骏 (1.广州地铁总公司建设事业总部,广州 510030; 2.昆明理工大学建筑工程学院,云南昆明 650224) 摘要:在桩周土界面引入边界元,能较好地模拟桩土共同作用工作状态,简化传统的数值解法 步骤.本文通过实例计算分析得到了比较满意的结果,证明了有限-边界元法的可靠性和实际 应用价值. 关键词:桩土共同作用;有限元;边界元 中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1007-855X(2003)03-0 113-04 Analysis on Internal Force of Pile Foundation with Finite-Boundary Element Method Considering the Interaction of Pile and Soil 1 2 2 2 ZHOU Gang, LI San-zhen, PU Huai-ren, NING Xiao-jun (1.Guangzhou Metro Construction Business Division-E*M Department, Guangzhou 510030, China; 2.Faculty of Architectural Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650224, China) Abstract: The boundary element on the boundary between pile and soil around pile shaft to imitate their reaction is recommended and, the traditional numerical methods are simplified. Through a careful calculation and analysis on a practical case, some satisfactory solutions are obtained to prove the reliability and the practicality of this method. Key words: interaction between pile and soil; Finite element; Boundary element 0引言 在土木工程中,桩基础是常用的基础形式.尤其在某些桥梁结构(如连续刚构桥)中桩基顶的变位大小 对刚构墩身的柔度有很大的影响,进而影响整体结构的内力分配,故考虑桩-土结构相互作用的分析方法 进行结构分析对于墩身内力计算是非常必要的.目前,在基础工程的设计计算中,还普遍采用传统的数值 解法,计算繁杂.本文从有限-边界元法,分析探讨了考虑桩土共同工作条件下摩擦桩桩基的内力分析原 理.由于考虑到桩土之间的受土质变化影响而产生的变异性较小,故假定共同作用过程中是线弹性的,以 简化分析过程. 1有限—边界元法 假设地基土由若干水平分布的土层组成,且忽略桩对土的连续性的影响.将桩划分为n个梁单元,桩 周围地基土亦相应地划分为水平分布的n个边界元,将边界元与桩身各结点联结,使桩与土成为一个整体 (各梁单元长度及土层单元厚度,视其所在土层及计算精度要求而定),再利用力的平衡及位移协调条件,即 可求解.桩身采用考虑轴力的梁单元,则可建立其单元刚度矩阵[K ].按通用的对号入座的方法可集成桩的