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，也是進行地基基礎(chǔ)設(shè)計時需要參考的一個重要數(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，地基會有一定的變形響應(yīng)，不會因其內(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到極限平衡時的解析解。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單的問題才能使用這一方法求解；如果要對邊界復(fù)雜的問題繼續(xù)求解，必須做一些便于計算的簡化假定，消除多余的未知數(shù)或者對其加以限定，因而另一類就是采用假定滑動面法確定極限承載力，該法通過對基礎(chǔ)模型進行試驗考察地基的滑動面形狀，并將之簡化為假定滑動面，然后取滑動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際情況的求解方法，但這種方法計算簡單、概念明確，因而得到了廣泛的使用。
　　 本文在分析研究國內(nèi)外有關(guān)地基承載力理論及研究的基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件對剛性條形基礎(chǔ)下的均質(zhì)地基極限承載力進行了模擬。主要工作是對極限平衡法和有限單元法在地基承載力的計算與研究中的應(yīng)用進行分析和比較，希望能結(jié)合它們的優(yōu)點，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)合進行地基承載力分析。在用有限元數(shù)值模擬過程中，還對影響地基承載力的各種因素做了研究，試驗研究表明：地基土的彈性模量E和泊松比ν對其極限承載力的影響較小(對地基變形影響較大)，粘聚力c、摩擦角ψ和剪脹角ψ對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)場載荷試驗、理論公式推導(dǎo)以及工程實踐經(jīng)驗