土与结构的相互作用问题是地基基础学科中的经典问题，以有限元分析为主的数值方法在处理复杂模型和边界问题时显得更具优势，因此常常运用于基坑开挖、桩基础分析等典型土与结构相互作用的实际工程分析中，然而在这类问题分析中，如何将外部荷载很好地考虑到模型中，这对结果会产生很大的影响。现实中，许多有限元分析为了便于建模和计算，常常将实体作用简化成荷载形式施加于待分析物体，这样就忽略了荷载与结构的相互作用，而堆煤仓对于地基结构的作用无疑也属于这一范畴。本文的目的是借助某堆煤仓的实际案例，分别采用传统的荷载－结构模型以及堆煤－结构相互作用模型来进行有限元分析计算，来发现两者结果之间的差别，并给出堆煤仓地基基础设计有限元分析甚至其他类似有限元分析过程中的建议
      某堆煤球形仓，初步设计为6座直径120m储煤中转库，现在分步进行实施，初期建造2座直径120m储煤库。该球形仓的建筑高度约68m，球面半径约69m，高度约48m。球面外壳表面积19200m2，水平投影面积11880m2，穹顶底部半径约63m。本工程球形仓采用分段式钢筋混凝土环形档料墙结构，屋盖采用双层钢网壳结构。该球形仓的环形挡料墙基础采用PHC预应力管桩方案，库芯区采用PCC现浇混凝土大直径管桩复合地基方案，但最终由于施工困难，仍采用PHC预应力管桩作为桩基础加固，中心堆取料机设备基础采用后注浆灌注桩方案。
      该场地位于盐田和海产养殖池，人类生产和工程活动使得勘察区表层的土质差别较大，属于不均匀地基。表层粉质粘土、粘土和淤泥质粉质粘土多呈软塑—可塑状，表层粉土为稍密状，土质较差，压缩性高，承载力低，未经处理不宜直接作为基础持力层。①粉土呈中密—密实状，土质相对较好，该层土可作为一般浅基础持力层，由于粉土有扰动后易液化现象，因此对其利用时，施工过程中应避免过大的扰动。①粉土下部的②粘土为高压缩性土层，地基承载力较小，在进行基础设计时，应进行软弱下卧层验算。地基土物理力学参数可见表1。
      本案例的有限元建模分析采用Plaxis2D软件进行，其程序中板单元可以用来模拟地层中细长的、且具有相当抗弯刚度和轴向刚度的结构对象，如挡土墙、隧道衬砌、桩基础等。板的材料性质主要由两个参数决定，即抗弯刚度EI和轴向刚度EA，板的等效厚度可由公式确定。
      Plaxis中还设置了用于模拟土与结构相互作用的界面单元，众所周知，桩基础打入地层后会使得基桩周围的土层松动、强度降低，因此，在Plaxis中可以设置桩周土体强度的折减系数Ｒinter来模拟松动区域的土层的强度降低，是一种有效的模拟方法。
      鉴于整体堆煤仓模型关于中心取料机中心对称，因此模型选择为轴对称模型，如图1。
      对于模型的边界条件，如选取不当，可能会对计算结果产生重要的影响。进行有限元分析时，主要需要考虑的是地基的边界范围和约束条件的确定。一般来说，地基边界采用截断边界不会引起太大的误差，截断边界应远离受力区域，因此，本模型在水平范围内，截断边界距离桩基础仍留有2～3倍基础宽度，深度方向考虑建模至变形微小的土层，因此最终确定的模型土层范围选取为180m×70m。

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