極限平衡有限元法確定地基承載力的研究.pdf

1、地基承載力的確定是巖土力學(xué)三大經(jīng)典研究論題(邊坡穩(wěn)定、地基承載力和土壓力)之一，也是進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)需要參考的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般來說，地基抵抗外部荷載的能力就叫地基承載力。在基礎(chǔ)上部傳來的荷載作用下，地基會(huì)有一定的變形響應(yīng)，不會(huì)因其內(nèi)部產(chǎn)生的塑性變形區(qū)超過一定范圍而致使地基發(fā)生剪切破壞喪失穩(wěn)定，此時(shí)地基所承受的荷載就是地基承載力，又稱極限荷載。目前，有兩種方法可以確定地基極限荷載：一類是建立微分方程的方法。該方程是根據(jù)地基土極限平衡條

2、件建立的，再將地基土的邊界條件代入微分方程就能得到地基整體達(dá)到極限平衡時(shí)的解析解。顯然，由于地基土邊界條件的復(fù)雜性，只有那些邊界條件簡(jiǎn)單的問題才能使用這一方法求解；如果要對(duì)邊界復(fù)雜的問題繼續(xù)求解，必須做一些便于計(jì)算的簡(jiǎn)化假定，消除多余的未知數(shù)或者對(duì)其加以限定，因而另一類就是采用假定滑動(dòng)面法確定極限承載力，該法通過對(duì)基礎(chǔ)模型進(jìn)行試驗(yàn)考察地基的滑動(dòng)面形狀，并將之簡(jiǎn)化為假定滑動(dòng)面，然后取滑動(dòng)面所包圍的土體為隔離體，根據(jù)靜力平衡條件求解。雖然這

3、是一種不完全符合實(shí)際情況的求解方法，但這種方法計(jì)算簡(jiǎn)單、概念明確，因而得到了廣泛的使用。
　　 本文在分析研究國(guó)內(nèi)外有關(guān)地基承載力理論及研究的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對(duì)剛性條形基礎(chǔ)下的均質(zhì)地基極限承載力進(jìn)行了模擬。主要工作是對(duì)極限平衡法和有限單元法在地基承載力的計(jì)算與研究中的應(yīng)用進(jìn)行分析和比較，希望能結(jié)合它們的優(yōu)點(diǎn)，從而更準(zhǔn)確的確定地基承載力。通過考慮地基土的復(fù)雜邊界條件、本構(gòu)模型和基礎(chǔ)與地基的相互作用等情況，將有限元法與傳統(tǒng)

4、極限平衡方法相結(jié)合進(jìn)行地基承載力分析。在用有限元數(shù)值模擬過程中，還對(duì)影響地基承載力的各種因素做了研究，試驗(yàn)研究表明：地基土的彈性模量E和泊松比ν對(duì)其極限承載力的影響較小(對(duì)地基變形影響較大)，粘聚力c、摩擦角ψ和剪脹角ψ對(duì)地基極限承載力的影響較大。由于影響因素過多，諸如基礎(chǔ)的形狀與埋深、地下水、地基土的成因年代，甚至周邊建筑物的影響等，不論通過何種方法得到的地基承載力都不是最精確的，我們只能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)、理論公式推導(dǎo)以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)