程天竞

（淮安市水利工程建设管理服务中心，江苏 淮安 223300）

1 引言

桩土的相互作用十分复杂[1]，求解亦为非线性求解[2]，模型较大且庞杂的情况下，求解过程可能会严重迟缓[3]，收敛也会极其缓慢[4]，甚至会出现计算不收敛的情况[5]。造成非线性行为的原因可归结为3 种情况[6，7]：①几何非线性：在水力驱动下，构建模型出现较大的变形而引发结构的非线性响应。②材料非线性：材料会由于加载历史、周围环境以及加载的时间跨度不同等因素，对材料的应力应变性质产生影响。③状态非线性：桩土接触状态会引发结构非线性，结构受力会随着状态的变化而变化。桩土模型存在的问题属于第③种情况时，建模过程中若能够全面地去考虑问题、分析原因并及时调整一些设置，选择合理的求解器，可使计算更迅速、更易收敛。概而言之，择取合适的桩土非线性求解方法具有重要意义，而牛顿-拉普森迭代法(Newton-Raphson， N-R)能够克服传统方法的不足，提升计算性能。

某水闸工程为软土闸基。为控制建筑物水平位移和沉降，满足工程施工工期及导流要求。根据工程施工和闸址工程地质特点，确定了采用预制管桩基础处理方案。基于以上研究背景，依托该工程开展了基于N-R 法的预制管桩承载数值仿真的研究。

2 基于N-R 法桩土模型非线性求解方法

求解非线性结构时，传统的增量近似会出现误差积累，导致最终结果失衡[8]，传统增量近似与真实响应对比见图1。

牛顿-拉普森迭代法克服了传统方法的不足，其可以使解在每个载荷增量末尾均能达到收敛平衡。……