基于考虑上部结构共同作用的桩筏基础有限元分析

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1、重庆大学硕士学位论文考虑上部结构共同作用的桩筏基础有限元分析姓名：王闪闪申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：邓安福20050501中文摘要摘要桩筏基础是高层建筑广泛采用的一种重要的基础型式，关于高层建筑体系中上部结构、桩筏基础与地基共同作用的研究受到学术界和工程界的普遍关注。虽然人们对该课题已进行了大量分析与探讨，研究成果显著，但由于这一体系的复杂性和计算条件的限制，目前的研究成果还不能完全满足实际的需要，还有许多问题需要学术界、工程界同仁的共同努力。本文在分析研究国内外有关共同作用理论及其研究现状的基础上，利用有限元法

2、对该问题进行数值分析。桩体及筏板视为弹性体材料，筏板采用8结点的平面等参弯曲单元进行分析，桩体采用三维20节点实体单元模拟。地基土考虑为非线性弹性的邓肯－张模型，应用空间20结点的等参单元分析。在桩土之间引入Goodman接触面单元来模拟和分析。上部结构视为线弹性材料，利用空间杆系结构的有限元法进行分析，并应用子结构方法，把上部结构的刚度和荷载凝聚于基础板上，再进行地基与基础的共同作用整体有限元分析。建立一种空间8节点的平面弯曲单元-20节点有限元-16节点接触面单元相耦合的数值计算模型。用面向对象编程工具VisualC++6

3、.0编制了针对共同作用的有限元分析程序OOPFE（Object-Orientedprogrammingoffiniteelement）。利用大型有限元分析软件ANSYS的前处理程序快速形成供计算程序使用的数据文件，用VC++语言编制相应的后处理程序。利用自编程序作为基本工具，计算分析了竖向荷载作用下桩筏基础考虑上部结构刚度的影响时，基础平均沉降、差异沉降、桩顶反力分布、筏板内力、筏板荷载承担比的变化特性；此外，本文还对等间距均匀布桩桩筏基础作了抽桩分析。实例研究表明，本文自编的上部结构-桩筏基础-地基共同作用的有限元程序OOP

4、FE是切实可行的，其运算结果比较令人满意，具有一定实用价值。关键词：上部结构，桩筏基础，非线性，共同作用，有限元方法，面向对象I英文摘要ABSTRACTPiledraftfoundations,whichisextensivelyused,isanimportantfoundationpatternofhighrisebuildings.Theresearchesontheinteractioncharacteristicsofpiledraftfoundationsandthesoilhavebeenbeingpaidclo

5、seattentiontobyacademicandengineeringcircles.Thoughalotofachievementsinthefieldhavebeenobtainedinrecentyears,manyproblemsremainunsolvedfortheircomplexnature.Manyworksinthefieldareinwaittodo.Onthebasisofrelatedliteratureathomeandabroad,thispaperputsemphasisonstudying

6、theproblembyfiniteelement.Theelasticmatieralisusedtosimulatethepiles,raftandsuperstructure,andthenonlinearelasticityDuncan-Changmodelisusedtosimulatesoilaswellasinterfaceelementmethodisintroducedinbetweenpilesandsoil.Thefiniteelementmethodisusedtoanalyzethesuperstru

7、cture,andthestiffnessmatrixiscondensedfromtoptobottom.Using2D8-nodeiso-parameterbendingelement,3D20-nodeiso-parameterand3D16-nodeinterfaceelement,acouplednon-linearnumericalapproachforthepiledraftsystemissetup.TheObject-OrientedprogrammingoffiniteelementsoftwareOOPF

8、E(Object-Orientedprogrammingoffiniteelement)withVC++isdeveloped.Thecharacterofaveragesettlement,differentialsettlement,distributionofpilel