谢 枫, 郑治祥, 王锦涛

(中国能源建设集团安徽省电力设计院有限公司，安徽 合肥 230601)

0 引 言

伴随着我国的经济发展，许多超高层建筑及交通干线的大跨度建筑拔地而起，对桩基的承载力也提出了更高的要求。为了满足桩基承载力，会增加相应的桩径与桩长，从而增加施工投入。倒阶梯型变截面桩在我国的建筑物中已有广泛应用，如广东九江大桥、江西湖口大桥、武汉天心州大桥等[1]。在工程实践中，绝大多数的桩在承受竖向荷载的同时，也承受一部分的水平荷载。相比较常规的等截面桩而言，变截面桩在承受剪应力时，剪应力呈现上大下小的特点，故利用桩受水平作用下的剪应力的特点，可既不减少水平承载力，又相应地节约材料和控制成本。因此，对倒阶梯形变截面桩分析与优化具有重要的理论和实践意义。

1 有限元计算方法简介

有限元方法是20世纪六七十年代发展起来的数值模拟方法。1960年Clough在处理平面弹性问题时，第一次提出并使用“有限元方法”的名称[2]。有限元解决问题的基本原理是将被研究的物体离散成有限个无限小的单元体，而对于每个小的单元体，用有限个确定参数来对其力学特性进行描述，根据弹塑性力学理论，将每个无限小的单元体的力学特性进行叠加，从而得到整体连续性的规律[3]。

2 数值模拟分析

2.1 基本假定

(1)桩体与土体皆采用六面体八节点的SOLID 45实体单元，桩体假设为理想弹性材料，土体假设为理想弹塑性材料。……