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《北方工业大学》 2009年
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单桩竖向极限承载力的有限元线法分析

孟祥瑞  
【摘要】: 单桩竖向极限承载力的确定被认为是桩基设计当中最基本的也是最难的问题之一,许多学者对其进行了大量的理论研究、模型研究和现场试验,并取得了一定的成就。为了尽可能地减少试桩数量,节约资金,寻求一种合理的经济的确定单桩竖向极限承载力的方法变得尤为重要。 有限元线法,作为一种新型的以常微分方程求解器为支撑软件的半解析数值分析方法,已成功应用于固体力学,尤其是在线弹性领域,已逐步趋于成熟。由于采取单元的结线位移而并非是结点位移作为基本未知量,因此,有限元线法在保留了有限元法对结构形状、荷载形式及边界条件良好适应性的同时,很大程度地提高了求解精度,简化了网格划分和数据输入工作。 本文首先针对桩土作用的实际问题,构造了有限元线法的空间轴对称单元,推导出适用于解弹性力学空间轴对称问题的有限元线法基本理论。算例表明,该理论方法的求解精度令人满意。 其次,本文还编制了计算单桩竖向极限承载力的有限元线法程序,用以输出用户想要的结果。 最后,本文利用上述理论方法及有限元线法程序对实际问题进行了分析,计算出了六种类型桩的竖向极限承载力,并与实际工程中的试桩静载试验结果相比对,验证了该理论的正确性。结果表明用有限元线法和有限元线法程序来分析单桩的极限承载力是可行、经济的,可供工程设计人员参考和应用。
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