ALE法在扩底桩上拔承载力有限元分析中的应用

陈 榕，郝冬雪，樊广森

(1.东北电力大学建筑工程学院，吉林吉林132012;2.大连理工大学岩土工程研究所，辽宁大连116085)

扩底桩因具有单桩承载力高，抗拔承载力强等优点而在地基土质较好的地区得到广泛的应用。国内很多学者对均质地基中大直径扩底桩单桩的承载变形机理及承载性状开展了研究工作［1-5］。上述研究中普遍采用了模型试验和有限元数值模拟两种方法。与模型试验相比，数值模拟方法具有耗时短、成本低及可重复性等诸多优点，并且随着计算机技术的高速发展和计算方法的不断创新，有限元数值模拟方法所占比重逐渐增大。但在有限元计算中由于土体网格变形过大，往往产生严重的畸变问题，导致有限元计算的收敛性较差。因此，在本文分析中拟采用ALE法解决填土中由于大变形所导致的网格畸变问题，同时对不同桩径比的扩底桩的承载力变化也进行了简单的初步分析。

1 ALE法介绍

ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)方法，即任意拉格朗日-欧拉法，结合了传统的拉格朗日方法和流体分析常采用的欧拉方法的优点。该方法具有以下两个优点:

(1)ALE法在空间差分上，采用中心差分和上风差分相结合的混合差分法，并且采用显、隐式结合的方案，在周向上采用隐式差分，其它方向采用显式差分，差分单元可以是任意四边形或任意六面体，速度定义在单元角点上，而其它参数(如压力、密度、温度、能量等)定义在单元的几何中心，因而动量方程和其它因变量方程的网格系统是相互交错的。……