ANSYS 在桩土接触非线性中的应用

俞 轩 郭小刚

(湘潭大学土木工程与力学学院，湖南湘潭 411105)

随着我国高层建筑物的发展，桩基础［1］由于其本身承载力高、沉降少、抗震性能好而得到较多的应用。桩基础研究的一个难点就在于桩—土之间的相互作用，并且在外力作用下，往往其接触面处也形成较大的剪力及相对位移，合理的分析和模拟桩与土接触面上的变形参数、接触面滑移与破坏、应力应变状态在计算和有限元分析中是十分重要的，因此桩土相互作用一直为工程领域的研究重点。

1 有限单元法在桩土相互作用中的应用［2］

单桩的计算理论主要有:1)剪切变形传递法;2)荷载传递法; 3)弹性理论法;4)有限单元法。而有限单元法随着计算机的发展日趋完善，可以同时考虑土的非线性性质、固结效应、动力效应以及桩的复杂边界约束条件等。

2 桩土体系的数值分析模型

由于桩基和土是两种性质差别很大的材料，而土体有其本身的复杂性，这两者之间的接触工作状态属于高度非线性问题，则正确的分析和研究符合实际工程而参数又比较简便的桩土本构模型以及它们之间的接触模型成为关键。

2.1 土体本构模型的模拟［3］

Drucker-Prager材料模型是于1952年提出的适用于岩土类材料的弹塑性本构模型，模型的参数主要包括粘聚力C、内摩擦角φ与膨胀角φ，模型参数较少，它的最大特点是考虑静水压力P对屈服和强度的影响，是对Von Mises模型的缺点进行了修正，其屈服面π平面上为圆形，在计算机上比较容易实现，已经积累了比较多的数值计算经验。……