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第卷第期重庆建筑大学学报. .
年月.
上硬下软双层地基有限元分析。
孙翔, 刘新荣, 张永兴
重庆大学土木工程学院,重庆
摘要:在工程建设中经常遇见上层坚硬下层软弱的双层地基,本文利用大型有限元分析软件
对这一类的地基进行了弹性和弹塑性分析。从有限元的计算结果可以看出,地基中塑
性区首先出现在交界面处的上层土中,随着荷栽的增加,塑性区向交界面处上下土层均有扩
展,由于下层土较软,塑性区扩展较快,最后当塑性区到达基础底面时,地基达到极限承栽力,
计算开始不收敛。本文揭示了该类地基在荷栽作用下,地基中塑性区的产生和发展规律,可供
工程设计人员参考。
关键词:双层地基;有限元;应力扩散
中图分类号:. 文献标识码: 文章编号:———
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在计算地基附加压力时,人们通常假定地基为均质的、各向同性的半无限线性变形体。而实际上往
往并非如此,如地基中的变形模量常随深度而增加,有的地基土具有较明显的薄交互层状结构,有的则
是由不同压缩性土层组成的成层地基。对于这样一些问题的考虑是比较复杂的,目前也未得到完全的
解答。但是从一些简单情况的解答中可以知道:把非均质或各向异性地基与均质各向同性地基相比较,
可以看出,其对地基竖向正应力的影响不外乎两种情况:一种是岩层上覆盖着不厚的可压缩土层;另一
种则是上层坚硬、下层软弱的双层地基。前者在荷载作用下将发生应力集中现象,而后者则将发生应力
扩散现象,。
有限元弹性分析
某工程地基计算模型如图所示。
收稿日期:——
作者简介:孙翔一,男。河南漯河人,硕士,主要从事结构工程、岩土工程设计和研究。
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重庆建筑大学学报第卷
. 计算参数
地基分为两层,各层的计算参数如图中所示,
其中为弹性模量, 为泊松比。计算时不考虑地
基土的自重。
. 有限元模型及网格划分
利用对称性只取模型的一半来计算。.
,模型的宽度取.,高度也取.。有限元网:
土层
格如图所示。模型采用单元,单元数为
,节点数为。
图地基计算模型
. 有限元计算结果
通过计算,得出在基底附加压力作用下地基土的水平应力等值线图图,竖向应力等值线图图
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睢”“∞¨茗¨,帆,∞∞”
和竖向位移等值线图图。
,
图有限元网格罔水平应力等值线图
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图竖向应力等值线图图竖向位移等值线图
. 有限元计算结果与精确解的对比分析
根据规范公式可以求得双层地基分界面中点的最大附加应力。
双层地基力学性质参数爰· × .而.,查规范得到分界
面中点最大附加应力系数::.,所以.× 。计算值为.,计算值和精确
解相近。
由有限元算得基础中心点下地基土的最大沉降为一.。由地基土的变形模量可根据
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第期孙翔,等:上硬下软双层地基有限元分析
公式求得土得压缩模量:
/ /.
/ /.
从而根据规范公式:‘耋⋯一一,可求基础中心点沉降。