水平荷载下基础与地基土相互作用数值模拟①

黄兆荣

(莆田学院土木建筑工程学系，福建 莆田 351100)

0 引言

建筑物中基础的稳定性是很重要的[1].在现实工程中许多建筑物不仅仅会受到竖向的自重荷载和活荷载的作用，同时还会受到风荷载等水平荷载的作用，因此在建筑物的基础所承受的荷载中，既有垂直分力，也有水平分力[2].对于基础水平荷载所引起的土应力，以往通常是假定荷载作用在地表面从而进行计算的，但是，一般的基础都是埋入地基中有一定深度.因而与实际情况有较大的出入[3].基础与地基土之间的相互作用人们并不是很清楚，本文利用MATLAB软件建模、网格剖分、数值求解最后得出一定的结论.拟建某条路基础，承载地基土为回填土，基础横截面大小和几何形状相同，路纵向直线延伸.设计计算宽度20m，基础截面尺寸(宽×高)为6m×0.6m，考虑三维计算的复杂性和计算结果分析的可靠性，将水平荷载下基础与地基土三维相互作用问题简化为平面应变问题，利用MATLAB解法建模解决问题.根据相关工程手册及科学研究目的，取人工填土弹性模量为 4.35MPa，泊松比为0.4，荷载力单位为MN[4－6].

1 建模过程

使用GUI求解.打开PDEToolbox GUI图形用户界面，选择 Structural Mesh，Plane Strain(平面应变)应用模式，单击Options选择Grid设置为坐标网格.

(1)区域设置单击Options菜单中的Axes Limits选项，键入 X －axis rang:[030].Y －axis range:[030]，单击Apply按钮.再选择 Option菜单中Axis Equal命令.单击微分方程PDE工具箱，在窗口拖拉出一个矩形，双击矩形区域，在Object Dailog对话框中输入Left为－10，Bottom为5，Width为20，Height为20单击OK按钮，显示矩形区域R1.用同样的方法在R1上方做矩形R2，设置Left为 －3，Bottom 为 25，Width 为……