有限元模擬條形基礎持力層

模型概況

基礎形式：條形基礎

基底摩擦條件：完全粗糙

荷載情況：基礎承受豎向荷載

模擬的目標

1、地基初始應力狀態

2、條形基礎持力層在極限狀態的位移場

3、地基極限承載力

模型的注意事項

1、 基礎簡化為剛性基礎

2、 該問題簡化為平面應變問題，采用 CPE4 四節點平面應變單元

3、 基底“完全粗糙”在模型中的體現：約束基底范圍的水平位移

4、 彈性階段采用線彈性本構模型，塑性階段采用莫爾-庫倫本構模型

5、 基礎埋深范圍內的土層的重力以等效荷載替代

6、 獲取基礎持力層“荷載沉降曲線”的方法：指定基底范圍的沉降，沉降值要足夠大，確保持力層進入極限破壞狀態。通過給定的沉降求解基底范圍節點的豎向約束力。

有限元模型

在加載分析步中，指定基底范圍的沉降為 y 方向 -0.3m（見下圖），以此確保地基達到破壞狀態。

基礎持力層極限狀態下的位移場

通過 YZ 平面鏡像，得到左部分的位移場。

基底壓力與沉降關系曲線

從關系曲線拐點處可以得到基礎持力層的極限承載力：320.7 kPa。

地基初始應力場設置

本例的地基初始應力場是由自重、基礎埋深范圍內土體等效荷載產生的。

在 Initial 初始步中定義 Geostatic stress ,分別設置地基模型頂面、底面的豎向坐標和對應的應力（如下圖），ABAQUS 會根據兩端的應力進行線性插值構建應力場。

此外，要保證初始應力場的平衡，需要在 geostatic 分析步正確施加地基的重度（Body force）、外荷載（基礎埋深范圍土體的等效荷載）。

得到的初始應力場如下：