晏 偉中信建筑設(shè)計研究總院有限公司（430010）

現(xiàn)階段計算機的發(fā)展及工程的實際需要，導致有限元的計算方法被大范圍地運用，原先需要長時間的計算工作現(xiàn)在能夠通過計算機減少計算時間，所以有限元計算廣泛應(yīng)用在深基坑支護中。但也出現(xiàn)了一些問題，如有限元軟件的計算結(jié)果是提前設(shè)定的，如果要想改變某些特定的參數(shù)或者計算過程，利用有限元軟件計算非常困難。彈性地基的有限元計算沒有考慮到一些情況導致既花費了時間又沒有得到正確的結(jié)果，所以如何優(yōu)化其使用，也是非常重要的。

1 有限元模型的建立

彈性地基梁模型：豎直方向取單位寬度的擋土墻作為彈性地基梁，加上彈簧支座，這是為了能夠與實際工程中的支撐和錨桿進行統(tǒng)一，與工程實際進行聯(lián)系。擋土墻的外側(cè)布置已知數(shù)值的壓力，包括水壓力和土壓力[1]。彈性地基梁的計算模型中，擋土墻外的水壓力和土壓力分布按照朗金主動土壓力理論進行計算，以經(jīng)驗公式計算結(jié)果進行參考、比較。

有限元模型的建立：計算使用的梁翹曲微分方程為：

公式中，E為彈性模量，I為截面慣性矩，x為支護所需的深度或者是開挖的深度，y為撓度，q（x）為土壓力、地基反力、支撐力等其他力的總和。使用m法將上面的公式進行變化得到：

上式中，b0為抗力計算寬度，bs為荷載的計算寬度，H為基坑的開挖深度。

利用上面的公式進行計算，難度較大，所以現(xiàn)在只在復雜的情況下才會采用有限元的計算方法。其中桿系有限元法是解微分方程的關(guān)鍵，但是還要看結(jié)構(gòu)能否進行理想化。理想化的意義在于能否將擋土結(jié)構(gòu)的力學特性和受力條件，轉(zhuǎn)化為特定的桿系進行計算。還要考慮到結(jié)構(gòu)的離散程度是否滿足工程實際，如果離散性較大，可能需要對結(jié)構(gòu)進行二次優(yōu)化。然后根據(jù)已知條件建立平衡方程。每一個體系都有自己的剛度，經(jīng)過變換得到總剛度，列出實際矩陣進行計算。最后進行求解，將上述微分方程求解時候能夠得到這些節(jié)點的位移，通過位移就能夠求得內(nèi)力，地基的反力可以根據(jù)其他公式求得[2]。

2 有限元法分析

經(jīng)過計算可以得到：彈性地基理論及算法與有限元計算法得出的結(jié)果是有所差異的，主要是因為彈性地基法是根據(jù)經(jīng)驗來進行彈簧的布置。怎樣才能夠完善對計算結(jié)果的精細程度進行把控還需要進行更深層次的分析。兩種方法都存在著一定的誤差，在實際工程中如何使用需要理論聯(lián)系實際，具體情況具體分析。

3 總結(jié)

在彈性地基支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的時候，采用何種有限元計算方法都可以得到較為準確的數(shù)值。彈性地基梁法求解支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的時候，因為采用了一些經(jīng)驗性的公式，很可能得到的結(jié)果不是很滿意。使用有限元法計算彈性地基支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力是一種較為有效的方法，此方法所考慮的因素較為全面，但是運算時間可能會較長，并且一些數(shù)值的設(shè)計需要進行深思熟慮，有可能數(shù)值的設(shè)計錯誤會導致整個工程的致命錯誤。