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《上海交通大学》 2008年
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单桩沉降可靠性分析的配点谱随机有限元方法

王卿  
【摘要】: 众所周知,桩的沉降是桩基设计中考虑的一个重要因素。影响桩沉降的各个方面都存在着不确定性,如土的材料性能参数、桩的几何尺寸和上部荷载等。分析这些不确定性的方法有很多种,但传统的方法对于桩基这种复杂模型的随机场很难具有可行性。随机有限元法是目前处理复杂随机场中广泛使用的分析方法,其种类繁多,但很多情况下,由于随机分析和有限元计算是耦合的,严重限制了其实用性。甚至对于不考虑耦合的蒙特卡罗随机有限元法,由于需要大量样本的独立重复有限元计算,在现实中适用性不是很大。而基于概率配点的谱随机有限元方法(CSFEM)是很有效地处理不确定问题的一种分析方法。 在本研究论文中,首次利用CSFEM分析混凝土单桩沉降的可靠性。在本算例中,桩所在的土体的剪切模量为一随机场,土的应力应变关系为线性。与其它随机有限元分析方法不同, CSFEM是用多项式混沌展式表达响应,根据概率配点法选取样本点,在配点处用确定性有限元计算其输出值,进而求出其响应的表达式,最后用蒙特卡罗模拟快速输出结构的概率统计特性。该方法的优势在于有限元计算和随机分析不耦合,即可把通用有限元程序作为黑箱进行求解,并且可用少量的样本计算获得较高的计算精度。 通过CSFEM对单桩沉降的可靠性分析,得到如下结论:CSFEM只需要很少的配点即可获得建立在大量样本计算基础上的蒙特卡罗模拟一样高的精度,从而大大提高了可靠性的分析效率。在整个分析过程中,随机分析和有限元计算是两个独立的过程,只是在配点处进行确定性有限元计算。通过对CSFEM理论介绍和算例研究,可以进一步体现出CSFEM的优势,同时也为分析复杂模型的随机场提供了一种很好的方法。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TU473.1

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【参考文献】
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