倾斜荷载下基桩受力分析的无单元伽辽金法及应用研究

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1、湖南大学硕士学位论文倾斜荷载下基桩受力分析的无单元伽辽金法及应用研究姓名：刘成学申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：曹文贵;赵明华20040520硕士学位论文摘要基桩尤其是倾斜荷载下基桩的受力分析与设计理论研究一直是工程界普遍关注的热点问题之一。目前，我国现行规范对倾斜荷载下基桩的受力分析采用竖向和水平荷载分别计算然后进行迭加的分析方法，其计算模型存在诸多不足。因此，本文结合倾斜荷载下基桩的工程特点，引进能反映复杂边界条件的无单元数值分析方法，对倾斜荷载下基桩的受力分析方法进行了较深入的分析与研究。首先，在探讨基于变分原理与修正

2、变分原理的无单元伽辽金法的基本原理基础上，引进拉格朗FI乘子法和罚函数法，较好地解决了位移边界条件及材料不连续界面位移连续条件问题；并引进混合迭代法即增量初应力法，解决了弹塑性非线性问题无单元分析的求解方法问题，并开发了针对材料线弹性、材料不连续及材料弹塑性等问题的无单元伽辽会法分析程序。然后，针对倾斜荷载下基桩内力分析的特点，利用前述本文开发的无单元伽辽会法分析程序，重点探讨了倾斜荷载下基桩内力分析的无单元分析方法。该方法可以考虑复杂静力荷载(如水平、竖向及倾斜荷载等)条件；通过对刚性桩和柔性桩的无单元分析，探讨了倾斜荷载下基桩的内

3、力与变形规律与破坏特性。通过与常用的基桩分析m法幂级数解答结果进行对比分析，表明了该分析方法的合理性及优越性，同时也表明，虽然倾斜荷载下基桩无单元伽辽金分析方法存在诸多急待解决的问题，但该方法仍具有广泛的理论与工程实际意义。关键词：无单元伽辽金法拉格朗日乘子法罚函数法倾斜荷载基桩弹塑性内力与变形分析倾斜荷载r基桩受力分析的无单元伽辽金法及应用研究AbstractTheresearchonthemechanicanalysisanddesigntheoryofpile，inparticular，pileunderinclinedload

4、shasbeenbecomingoneofthemostimportantproblemsincivilengineeringfieldatalltimes．Accordingtothecurrentcodesinourcountry，pileunderinclinedloadswereanalyzedrespectivelyunderverticalandhorizontalloadswiththeresultssuperposed，andthereweresomedeficienciesinthiscomputationalmod

5、el．Thus，combiningwiththeengineeringcharacteristicsofpileunderinclinedloadsandworkingintheelementfreemethodreflectingthecomplexboundaryconditions，deepresearchformechanicanalysisofpileunderinclinedloadshadbeendoing．Firstly，onthebasisofdiscussingtheprincipleoftheElementFre

6、eGalerkinMethod(EFGM)basedonvariationalprincipleandmodifiedvariationalprinciple，theproblemsoftheessentialboundaryconditionsandthedisplacementcontinuityonthematerialdiscontinuousinterfacehadbeensolvedbyLagrangemultipliersmethodandpenaltymethod．Moreover,bymakinguseofthehy

7、briditerativealgorithmi．e．incrementalinitialstressmethodintheEFGM，thesolvingmethodfortheelastic—plasticnonlinearproblemshadbeenestablishedandanEFGMprogramwasdevelopedwhichcoulddolinearelasticanalysis．elastic—plasticanalysisforhomogeneousandinhomogeneousmaterial．Secondly

8、，accordingtothecharacteristicsofmechanicanalysisofpileunderinclinedloads，theEFGMforanalysisofinternalforceofpi