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2026-08-04

刚度模量法在RFEM 6中

刚度法是一种可靠的、规范认可的、计算高效的方法,用于在结构分析中考虑土-结构相互作用,然后再求助于复杂的全耦合岩土工程有限元模型。 在这篇专业文章中,将通过一个示例说明如何在 RFEM 6 中应用刚度法。

理论基础

刚度模量法通过基底应力、沉降和基床系数参数的迭代耦合来模拟基础板与土层之间的相互作用。

首先使用基床系数进行第一次有限元计算,以确定基底应力分布。然后按照Boussinesq方法计算弹性半空间中的沉降,其中应力按土层分层积分。由此导出更新后的竖向和剪切有效基床系数参数,并在此基础上进行下一步有限元计算。该迭代过程不断重复,直到沉降和应力的变化低于收敛阈值。

有关此方面的更多信息,请参阅岩土工程分析模块的在线手册:

分析内容

对于所示的楼板,应采用刚度模量法,在考虑土层与结构相互作用的情况下进行结构分析。

地基模型

土的结构输入按以下步骤进行:

  • 基于材料库材料创建各土体材料
  • 使用钻孔剖面描述土的结构
  • 创建土层。

下面的系列图片简要总结了该过程。有关该步骤的详细说明,请参阅专题报告 KB 1699 | 在 RFEM 6 中通过土样生成土体:

1. 刚度模量法作为地基模型的类型

应用刚度模量法的基础是土层。

然后可以在土层的“地基模型类型”字段中选择用于地基模型的数值法。

在下拉菜单中选择刚度模量法 (1)。

此时会出现一个附加的“设置” (2) 部分,其中汇总了进一步的设置和选项。

2. 待支撑的面

在刚度模量法的设置中,将对待支撑的面进行分配。在本示例中,其他设置均采用默认设置。

可以用“确定”确认输入。至此,土的结构建模完成。

3. 生成的支座

刚度模量法生成面支座以及边界线上的线支座。

创建的支座在面支座和线支座的类型中列出,并在模型中图形显示。支撑的系数在结构分析过程中确定。

分析

在本例中,荷载组合应由向导生成,因此,刚度模量法将分别针对准永久设计状况的组合进行。

对于所有其他设计状况,应从相关的准永久组合中采用其支撑。

这将在组合向导中进行相应设置,如以下系列图片所示。

生成的荷载组合示例性地显示在下面的系列图片中。

刚度模量法对于准永久状况的所有荷载组合均处于激活状态。相反,对于其余设计状况的所有组合,则设置为从相关的准永久荷载组合中采用其支撑。对这些组合将执行不采用刚度模量法的结构分析。

现在可以计算模型。

提示

分析设置 如有需要,可以在结构分析设置中的“岩土工程分析”部分控制收敛准则以及最大迭代次数。

结果

结构分析之后,可以在面的结果导航器中选择“弹性支座系数”结果,从而以图形方式显示得出的基床系数 Cu,z、Cvx,z 和 Cv,yz,如下图所示。

此外,可以在支座反力下选择线支座的“弹性支座系数”结果,并在图形中显示。

提示

x-y 平面内的支座反力 可以将线支座结果显示在 x-y 平面内。您可以在结果导航器下部的“支座反力”部分找到该设置。

结论

借助刚度模量法,可以高效地考虑土层与结构相互作用,从而使有限元分析的结果质量相较于采用恒定面基床法得到显著提高。


作者

Juliane 在产品工程部门工作,专注于岩土工程,并且也将她的专业知识应用于客户支持。她将开发与面向实践的解决方案相结合。



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