羌鑫梁

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)



基于有限差分法的泵站底板三维地基应力分析

羌鑫梁

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434)

利用有限差分法，对某泵站不规则底板的地基应力进行计算分析，并结合实测数据，得出在不同本构模型及接触情况下地基应力分布规律。

有限差分法；地基应力；修正剑桥模型

1 工程概况

本工程为跨流域多级提水泵站，具有供水、排涝、航运、挡洪等综合功能。泵组装机4台，单机流量为33.4 m3/s，主泵房宽为17.70 m，长为38.20 m，底板在进水侧为平直段，在叶轮中心线位置呈漏斗型凸起，在出水侧略有上抬。结构简图见图1。

图1 计算简图示意(单位：尺寸mm，高程m)

2 计算参数

根据泵站厂址处的地质剖面及钻孔ZA11、ZA13、ZA14数据，得出各材料的物理力学参数，见表1。底板坐落在⑤层～⑥层土上。计算中混凝土采用弹性本构，土体采用弹塑性本构。

3 计算模型

计算采用有限差分软件FLAC3D，由于其求解微分方程过程中避免了刚度矩阵的形成，因此能较好的适应岩土工程非线性数值模拟[1]。计算流程见图2。

表1 土层物理力学性质参数

图2 FLAC3D静力计算流程示意

三维计算模型见图3。x轴为顺水流向，进、出水侧各延伸15 m范围，在垂直水流向，取3倍泵房宽度。土层厚度取底板以下30 m。模型底部三向约束，侧向法向约束。

图3 模型网格示意

计算简化主要有：

1) 主泵房上部结构以荷载型式作用在相应的墩墙上。

2) 流道形状按照质量相等原则化曲为直。

3) 未考虑周围建筑物及地下水对主泵房地基应力的影响。……