基于能量法差分方程的基桩承载力数值计算方法

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1、第35卷，第6期公路工程Vo1．35，No．62010年I2月HighwayEngineeringDec．，2010基于能量法差分方程的基桩承载力数值计算方法魏刚(1．湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；2．湖南省新溆高速公路建设开发有限公司，湖南长沙410001)[摘要】以能量原理的基础对基桩承载性状的数值计算方法及其工程实际应用进行了深入的探讨。通过分析基桩与其埋置土层之间的能量传递建立适用于工程实际操作的基桩承载力数值计算方法。对基桩与桩侧土之间的能量传递进行了分析，通过建立桩身单元的能量平衡方程，给出了基桩工作性状计算程序所需要的能量差分方程，并将其作为程

2、序计算的主体。基于基桩能量差分方程编制了相应计算程序，并提出了程序收敛条件，即荷载协调收敛；相对于程序收敛条件给出了相应的程序实现策略；给出了程序的计算流程以方便编程计算；最后，通过一个工程实例对程序的适用性及收敛策略的合理性进行了验证。[关键词]桩；承载力；能量原理；差分方程；数值计算[中图分类号】U443．15[文献标识码】A[文章编号】1674—0610(2010)06—0001—04PileBearingCapacityNumericalcalculationmethodBasedonenergydiferenceequationWEIGang·(1．HunanU

3、niversity，CollegeofCivilEngineering，Changsha，Hunan410082，China；2．HuNanXin—XuExpressHighwayConstructionDevelopmentCompanyLtd，Changsha，Hunan410001，China)[Abstract]Basedonenergyprinciple，thispaperdiscussedthepilebearingcapacitynumericalmethodanditspracticalengineeringapplication．Throughanaly

4、sisoftheenergytransmissionbetweenpileandsoil，anewpilebearingcapacitynumericalmethodwhichsuitableforpracticalengineeringhasbeenbuilt．Theenergytransmissionbetweenpileandfoundationsoilhasbeenanalyzed．Throughenergybalanceequationofpileunit，theenergydifferenceequationWhichisneededbypilebearing

5、capacitycalculationprogramhasbeenproposed．basedontheenergydifferenceequation，acalculationprogramhasbeengiven．Andtheconvergencecondition，whichisloadconvergencecondition，hasbeenpro—posed．Atthesametime，programstrategiesandcalculationprocessofthisconvergenceconditionhasbeengiven．Throughcalcul

6、ationresultsstudyofapracticalengineeringexample，theapplicabilityofpro-gramandrationalityofprogramstrategieshavebeenproved．[Keywords]pile；bearingcapacity；energyprinciple；differenceequation；numericalcalculation桩基承载性状分析计算是目前桩基理论研究的实际应用进行深入的探讨。通过分析基桩与其埋置难题之一，传统理论的简单结果与工程实际相差较土层之间的能量传递建立适用于工程实

7、际操作的基大，所使用的经验修正系数在实际工程中往往无法桩承载力数值计算方法。精确取值。尽管国内外众多学者对桩基设计计算理1桩侧阻及桩端阻计算模型论进行了深入的研究和探讨，但目前无论是设计理论，还是在工程实践，都还存在较多的问题和不足。1．1侧阻力计算模型基于对上述问题的研究，本文拟在能量原理的假定桩侧土不发生沉降，基桩在桩顶荷载作用基础上对基桩承载性状的数值计算方法及其与工程下的发生方向为竖直向下的沉降。设桩身某处的沉[收稿日期]2010—11—18[基金项目]国家自然科学基金资助项目(50378036)[作者简介】魏刚(19