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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

刚度模量法通过迭代耦合基底应力、沉降和基床系数参数,来反映基础板与土之间的相互影响。

首先以基床系数为初始值,进行第一次有限元计算以确定基底应力分布。然后按照布辛奈斯克理论在弹性半空间中计算沉降,对应力进行分层积分。由此推导出更新的竖向和抗剪有效基床系数参数,再以此进行下一次有限元计算。迭代将重复进行,直到沉降和应力的变化低于收敛阈值。

有关该方法的更多信息,请参见岩土工程分析模块的在线手册:

分析对象

对于所示的楼板,应通过应用刚度模量法,在进行结构分析时考虑土层与结构相互作用。

土的建模

土的结构按照以下步骤输入:

  • 基于材料库创建土体材料
  • 通过钻孔剖面描述土的结构
  • 创建土层。

下面的图片系列简要总结了操作流程。详细步骤说明请参见技术文章 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方法。

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”部分 (2),其中汇总了更多设置和选项。

2. 需要支座的面

在刚度模量法的设置中,需要指定要施加支座的面的分配。在本示例中,其他设置均采用默认值。

可以点击“确定”确认输入。至此土的结构建模完成。

3. 生成的支座

刚度模量法会生成面支座以及位于边缘线上的线支座。

创建的支座会列在面和线的类型中,并在模型中图形化显示。支座系数将在结构分析过程中计算得出。

分析

在本示例中,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,支座将从相应的准永久组合中采用。

这一点需在荷载组合向导中进行相应设置,如以下图片系列所示。

生成的荷载组合在下面的图片系列中示例性地进行了说明。

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。而对于其他设计状况的所有组合,则设置为从相应的准永久荷载组合中采用支座。对于这些组合,将执行不包含刚度模量法的结构分析。

现在可以对模型进行计算。

提示

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

结果

结构分析完成后,可以在结果导航器中为面选择“弹性支座系数”结果,从而将计算得到的基床系数值 Cu,z、Cvx,z 或 Cv,yz 图形化显示,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,并在图形中进行展示。

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。该设置位于结果导航器下部的“支座反力”部分中。

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比恒定的弹性面支座得到显著提升。


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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