基于非线性弹簧的自适应刚度可调变形调节器模拟.docxVIP

2016年11月2日2016SIMULIA中国区用户大会上海

基于非线性弹簧单元的

自适应刚度可调变形调节器模拟

濮仕坤1周峰2李二兵1

(1.解放军理工大学国防工程学院、南京市海福巷1号、210007；2.南京工业大学交通学院、南京市中山北路200号、210009)

摘要：利用abaqus非线性弹簧单元，模拟自适应刚度可调变形调节器。建立简化的桩基有限元模型，提出自适应变形调

节器的调节策略。通过对比两代变形调节器工作时建筑物和基础的受力变形，说明主动式刚度可调变形调节器实现的可能性，

合理性，为主动式非线性调节器的投入使用，建筑物楼宇差异沉降的智能化控制，提出了一定的依据。

关键词：桩土共同作用；差异沉降；变形调节器；非线性弹簧

作者简介：濮仕坤(1982-)，男，江苏南京人，讲师，主要从事地下工程施工技术研究。E-mail：kurtbush@126.com

SimulationofAdaptiveStiffnessAdjustableDeformationRegulatorBasedon

NonlinearSpringElement

PUshi-kun1Zhoufeng2LIer-bing1

(Address,Postalcode，六号)

Abstract:Asimplifiedthree-dimensionalfiniteelementmodelofpile-foundationisestablished,andanadaptivestiffness-

adjustabledeformationregulatorissimulatedbyabaqusnonlinearspringelement.Theadjustmentstrategyofadaptivedeformation

regulatorisproposed.Bycomparingthedeformationofbuildingsandfoundationsduringtheworkoftwogenerationsofdeformation

regulators,thepossibilityandrationalityoftherealizationofactivestiffnessadjustablestrainadjustersareillustrated.Theuseof

activenonlinearregulators,thedifferenceofbuildingbuildingsSettlementoftheintelligentcontrol,putforwardsomebasis.

Keywords:Pile-soilinteraction;differentialsettlement;deformationregulator;nonlinearspring

1绪论

如今，大底盘高层建筑的筏板动辄数米之巨[1]-[2]，高塔下基础的荷载一般达到500～600kPa。由多年的共同作用理论研究可知[3]-[4]，只有对地基与桩基构成的支承体的支承刚度进行可控、合理的调整，才是差异沉降控制设计最有效的方法。目前国内外有不少学者对控制建筑物的差异沉降以及地基基础的设计优化等问题开展一些研究[5]-[11]。然而在土质较差地区可以通过桩基的向下刺入来考虑地基土的承载力，这方面的研究成果较丰富[12]-[14]，但是在某些土质较好的地区，当天然地基承载力不能满足上部结构荷载的需要，但又相差不多时，改用桩基后，由于桩端有较好的持力层，桩基无法向下刺入，基底下良好的持力层也无法得到利用，浪费巨大。

宰金珉、周峰[15](2006)研制的第一代自适应变形调节器，可根据荷载自动调节自身变形，其经济、社会效益都非常显著。周峰、宰金珉、濮仕坤[16]研制的第二代自适应刚度可调变形调节器具有调节范围大、支承刚度人为设定等特点，性能稳定。本文拟采用大型通用有限元软件ABAQUS中非线性弹簧单元模拟两代自适应调节器的工作性状，为主动式非线性调节器桩筏基础的初步设计给以参考。

2非线性弹簧单元和主动式桩顶变形调节器[17]

ABAQUS的INTERACTION功能模块定义了产生相互作用的弹簧(Spring)单元；弹簧单元主要用来模

拟实际的物理弹簧及理想轴向或扭转弹簧；在实际运用中，弹簧单元也可以约束或阻止物体在某一方向上

的部分运动。对于本文来说，安装于筏板和桩基之