基于高性能有限单元法的多层地基水平受荷桩受力分析

作     者：赵海鹏 黎学优 万建宏 郑翔之 刘思威 ZHAO Hai-peng;LI Xue-you;WAN Jian-hong;ZHENG Xiang-zhi;LIU Si-wei

作者机构：中山大学土木工程学院广东广州510275 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)广东珠海519082 香港理工大学土木与环境工程学系香港999077 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.51909288) 广东省科技厅项目(No.2019ZT08G090) 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2021年第42卷第7期

页      码：1995-2003,2014页

摘      要：多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续"土体弹簧"反映非线性桩-土相互作用。其最大特点是在桩单元内部整合了"土体弹簧",即桩单元同时包含了桩体与土体信息。推导了适用于多层地基中的桩单元,并引入高斯-勒让德方法简化总势能求和过程;推导了单元刚度矩阵并运用在牛顿-拉夫逊增量迭代数值分析中,引入割线关系减少迭代过程中的累计误差。此外,该法还通过更新拉格朗日方法来考虑几何大变形。算例结果表明:高性能有限单元法与解析解及现场试验结果吻合较好;在多层地基条件下,桩单元模型较离散弹簧单元模型可大幅减少单元数目及计算时长,可有效提高计算效率。

主 题 词：水平受荷桩 有限单元法 桩-土相互作用 桩单元 多层地基 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 0813[工学-化工与制药类] 0901[农学-植物生产类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.16285/j.rsm.2020.1763

馆 藏 号：203104260...