浅论复合荷载作用下浅基础地基受力变形特征面向对象有限元分析

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1、重庆大学硕士学位论文复合荷载作用下浅基础地基受力变形特征面向对象有限元分析姓名：魏艳军申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：邓安福20050501中文摘要摘要浅基础的地基强度及变形历来是土力学与基础工程学的重要内容之一。承载力极限状态的含义是保证建筑物不倾斜、不滑移、不破坏，它是在刚塑性或弹塑性理论假定的基础上推导出来的一系列计算公式，但在推导过程中从未考虑变形，也就是说，在进行地基承载力的计算时是将基础的沉降变形搁置起来。将地基强度与变形割裂开来考虑是目前我国在地基承载力理论上存在的严重缺陷。随着计算技术和土的本构模型理论的发展，

2、有限单元法逐渐成为一种广泛应用于岩土工程分析的数值方法。传统有限元分析方法是采用面向过程的思路进行程序编制的。其不仅缺乏统一的输入输出格式、良好的图形前后处理界面，而且在可扩充性和代码可重用性方面也受到许多约束，因此本文引入软件编程中面向对象的思路，编制了有限元分析程序EPAFCL（ProgramforElastic-PlasticAnalysisFoundationwithComplexLoad），该程序以开放性、易扩充性、易维护性为目标。在程序中土体实现了材料的非线性和弹塑性，分析中采用的土的本构模型有非线性的邓肯-张模型、成都科大

3、K-G模型和弹塑性的修正剑桥模型、Drucker-Prager模型。本文在分析研究国内外有关浅基础承载力理论及研究现状的基础上，利用自编面向对象有限元程序，对均质地基、层状地基在承受竖向荷载、复合荷载时的沉降曲线、塑性区的开展等进行了分析和探索。并采用ANSYS软件对相同的问题进行了分析对比。实例研究表明，本文自编的三维非线性有限元程序可以将地基的沉降及承载力结合起来，可求的各级荷载作用下地基的非线性沉降变形、地基土体塑性区的开展情况和地基的极限承载力，能反映复合荷载作用下浅基础地基的实际工作机理。关键词：浅基础；承载力；沉降；有限元方

4、法；塑性区；面向对象I英文摘要ABSTRACTThebearingcapacityandsettlementoftheshallowfoundationonsoilistheimportantsubjectofthesoilmechanicsandfoundationengineering.Theultimatestateofthebearingcapacitymeansthatthebuildingsispreventedforminclining,slipingandbeingdestroyed.Theseformulasisded

5、ucedonthebasisoftherigidity-plasticityorelasticity-plasticitytheoreticssupposition.Butintheprocessofdeducing,thedeformationwasneverconsidered.Inotherwords,thesettlementanddeformationofthefoundationareshelvedwhenwearecalculatingthebearingcapacity.Thefactthatthebearingcapa

6、cityandsettlementiscalculatedseparatelyisabadlimitationofthebearingcapacitytheoreticsinourcountry.Withthedevelopmentofthecomputetechnologyandthesoilconstitutivemodel,thefiniteelementmethod(FEM)graduallybecomesacomprehensivelyusednumericalmethodingeotechniqueengineering.T

7、hetraditionalwayofProcess-Oriented-Programminghasmanydisadvantagesinreadability,codeuseratio,exploitationperiod,maintenanceandsoon.ThereforecombinationofthefiniteelementmethodandObject-Orientedprogrammingmethodhasbecomeatendencyinthefiledofgeotechnicalengineering.TheObje

8、ct-OrientedprogrammingoffiniteelementsoftwareEPAFCL(ProgramforElastic-PlasticAnalysisFoundationwithComp