單樁沉降可靠性分析的配點(diǎn)譜隨機(jī)有限元方法.pdf

1、眾所周知，樁的沉降是樁基設(shè)計(jì)中考慮的一個(gè)重要因素。影響樁沉降的各個(gè)方面都存在著不確定性，如土的材料性能參數(shù)、樁的幾何尺寸和上部荷載等。分析這些不確定性的方法有很多種，但傳統(tǒng)的方法對(duì)于樁基這種復(fù)雜模型的隨機(jī)場(chǎng)很難具有可行性。隨機(jī)有限元法是目前處理復(fù)雜隨機(jī)場(chǎng)中廣泛使用的分析方法，其種類繁多，但很多情況下，由于隨機(jī)分析和有限元計(jì)算是耦合的，嚴(yán)重限制了其實(shí)用性。甚至對(duì)于不考慮耦合的蒙特卡羅隨機(jī)有限元法，由于需要大量樣本的獨(dú)立重復(fù)有限元計(jì)算，在現(xiàn)

2、實(shí)中適用性不是很大。而基于概率配點(diǎn)的譜隨機(jī)有限元方法(CSFEM)是很有效地處理不確定問題的一種分析方法。 在本研究論文中，首次利用CSFEM分析混凝土單樁沉降的可靠性。在本算例中，樁所在的土體的剪切模量為一隨機(jī)場(chǎng)，土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為線性。與其它隨機(jī)有限元分析方法不同，CSFEM是用多項(xiàng)式混沌展式表達(dá)響應(yīng)，根據(jù)概率配點(diǎn)法選取樣本點(diǎn)，在配點(diǎn)處用確定性有限元計(jì)算其輸出值，進(jìn)而求出其響應(yīng)的表達(dá)式，最后用蒙特卡羅模擬快速輸出結(jié)構(gòu)的概率統(tǒng)

3、計(jì)特性。該方法的優(yōu)勢(shì)在于有限元計(jì)算和隨機(jī)分析不耦合，即可把通用有限元程序作為黑箱進(jìn)行求解，并且可用少量的樣本計(jì)算獲得較高的計(jì)算精度。 通過CSFEM對(duì)單樁沉降的可靠性分析，得到如下結(jié)論：CSFEM只需要很少的配點(diǎn)即可獲得建立在大量樣本計(jì)算基礎(chǔ)上的蒙特卡羅模擬一樣高的精度，從而大大提高了可靠性的分析效率。在整個(gè)分析過程中，隨機(jī)分析和有限元計(jì)算是兩個(gè)獨(dú)立的過程，只是在配點(diǎn)處進(jìn)行確定性有限元計(jì)算。通過對(duì)CSFEM理論介紹和算例研究，可