單樁沉降可靠性分析的配點譜隨機有限元方法.pdf

1、眾所周知，樁的沉降是樁基設計中考慮的一個重要因素。影響樁沉降的各個方面都存在著不確定性，如土的材料性能參數、樁的幾何尺寸和上部荷載等。分析這些不確定性的方法有很多種，但傳統的方法對于樁基這種復雜模型的隨機場很難具有可行性。隨機有限元法是目前處理復雜隨機場中廣泛使用的分析方法，其種類繁多，但很多情況下，由于隨機分析和有限元計算是耦合的，嚴重限制了其實用性。甚至對于不考慮耦合的蒙特卡羅隨機有限元法，由于需要大量樣本的獨立重復有限元計算，在現

2、實中適用性不是很大。而基于概率配點的譜隨機有限元方法(CSFEM)是很有效地處理不確定問題的一種分析方法。 在本研究論文中，首次利用CSFEM分析混凝土單樁沉降的可靠性。在本算例中，樁所在的土體的剪切模量為一隨機場，土的應力應變關系為線性。與其它隨機有限元分析方法不同，CSFEM是用多項式混沌展式表達響應，根據概率配點法選取樣本點，在配點處用確定性有限元計算其輸出值，進而求出其響應的表達式，最后用蒙特卡羅模擬快速輸出結構的概率統

3、計特性。該方法的優(yōu)勢在于有限元計算和隨機分析不耦合，即可把通用有限元程序作為黑箱進行求解，并且可用少量的樣本計算獲得較高的計算精度。 通過CSFEM對單樁沉降的可靠性分析，得到如下結論：CSFEM只需要很少的配點即可獲得建立在大量樣本計算基礎上的蒙特卡羅模擬一樣高的精度，從而大大提高了可靠性的分析效率。在整個分析過程中，隨機分析和有限元計算是兩個獨立的過程，只是在配點處進行確定性有限元計算。通過對CSFEM理論介紹和算例研究，可