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复合桩基差异沉降控制优化设计方法的研究

作　者: 乔志炜
导　师: 宰金珉；黄广龙
学　校: 南京工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 复合桩基 差异沉降控制 桩基支承刚度 地基土支承刚度 沉降计算
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 176次
引　用: 2次
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内容摘要


对于软弱地基上的桩基础来说,基础沉降控制是设计的关键。常规设计认为荷载全部由桩承担,不考虑桩间土的承载能力。本文在总结前人研究的基础上,深入研究了复合桩基差异沉降控制优化设计方法,该方法通过调整地基土刚度和桩基支承刚度的分布,使建筑物的差异沉降得到较好的控制,平均沉降和整体承载力满足规范的要求,且降低基础工程的造价。主要研究内容如下:①本文采用有限元方法,系统地分析了桩长、桩径、桩间土及桩端土模量、承台宽度、垫层厚度和垫层模量等参数对单桩沉降的影响。特别是模拟了桩-土非线性共同作用的全过程,得出了一些有益的结论,为群桩的分析研究做铺垫。②对圆形筏板下复合桩基的差异沉降进行了数值模拟和分析,通过对所建模型的桩长、桩径、桩距、地基土模量及布桩形式调整的分析与对比,得到变桩长布桩、以及调整地基土刚度后仅在中心区域布桩是控制基础差异沉降的两种最为有效、简便的布桩方法的结论。这一分析过程也给出了以零差异沉降优化桩筏基础非线性设计的一般方法与程序。③对地基土刚度调整后的中心布桩复合桩基土中附加应力的分布进行了有限元模拟。由于布桩方式的不同,将其土中附加应力分布特征与等长布桩的复合桩基一样简化为梯形,有欠缺之处,仍需做进一步的研究。④结合某油罐基础的工程实测资料,对其桩筏基础的变桩长设计进行了有限元模拟;并按照复合桩基差异沉降控制优化设计方法,采用中心等长布桩,结合地基土刚度的调整进行设计计算,说明了本文所提出的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制基础差异沉降的一种切实可行的方法。分析结果表明,该优化方案完全达到了控制甚至消除差异沉降的目的,且与常规桩基设计相比大大减少了用桩数量,节约了基础工程造价,做到了技术与经济效益的最佳结合,从而实现了复合桩基沉降控制优化设计的目的。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 选题背景  11-12
  1.2 研究现状与成果  12-17
    1.2.1 国外研究应用现状  12-14
    1.2.2 国内研究应用现状  14-17
  1.3 本文的主要工作  17-19
第二章 复合桩基沉降机理与计算方法研究  19-31
  2.1 概述  19-21
  2.2 复合桩基沉降机理分析  21-22
  2.3 常规桩基沉降计算方法  22-24
    2.3.1 等代实体深基础法  22-23
    2.3.2 修正等代实体深基础法  23
    2.3.3 简化修正等代实体深基础法  23-24
  2.4 复合桩基沉降计算方法  24-29
    2.4.1 Geddes 和Boussinesq 联合求解法  24-27
    2.4.2 复合桩基沉降计算的应力与沉降计算分解法  27
    2.4.3 复合桩基沉降计算的压缩区域分解法  27-28
    2.4.4 复合桩基沉降计算的简化应力调整法  28-29
  2.5 本章小结  29-31
第三章 复合桩基沉降控制优化设计原理  31-45
  3.1 差异沉降控制概念的提出  31-32
  3.2 上部结构与基础和地基的共同作用分析  32-33
    3.2.1 上部结构刚度的影响  32
    3.2.2 基础刚度的影响  32
    3.2.3 地基刚度的影响  32-33
  3.3 基于差异沉降控制的复合桩基优化设计原理  33-38
    3.3.1 地基土刚度分布的人为调整  33-35
    3.3.2 桩基支承刚度的人为调整  35-36
    3.3.3 复合桩基沉降控制优化设计的过程  36-38
  3.4 工程实例验证  38-42
    3.4.1 工程概况  38-39
    3.4.2 设计思想与设计目标  39
    3.4.3 复合桩基差异沉降控制优化设计方案  39-40
    3.4.4 总体安全度验算  40
    3.4.5 沉降计算  40-41
    3.4.6 经济分析  41-42
  3.5 本章小结  42-45
第四章 单桩沉降的有限元分析  45-61
  4.1 单桩沉降计算理论  45-47
    4.1.1 荷载传递法  45-46
    4.1.2 弹性理论计算法  46
    4.1.3 剪切变形传递法  46-47
    4.1.4 简化的经验法  47
    4.1.5 有限元法  47
  4.2 Plaxis程序简介  47-50
    4.2.1 Plaxis程序可分析的三类工程问题  47-48
    4.2.2 程序的主要特点  48-50
  4.3 单桩沉降的有限元分析  50-60
    4.3.1 单桩沉降有限元计算模型  50-53
    4.3.2 计算结果分析  53-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 复合桩基差异沉降控制的有限元分析  61-82
  5.1 常规桩基和复合桩基有限元计算模型  61-66
    5.1.1 常规桩基有限元计算模型  61-64
    5.1.2 复合桩基有限元计算模型  64-66
  5.2 基于差异沉降控制的复合桩基刚度调整计算模型  66-79
    5.2.1 不等桩长布桩对差异沉降控制的影响  66
    5.2.2 变桩径布桩对差异沉降控制的影响  66-69
    5.2.3 桩长和桩径的调整对差异沉降控制的影响  69-71
    5.2.4 中心布桩对差异沉降控制的影响  71-74
    5.2.5 结合地基土刚度调整的中心布桩形式对差异沉降控制的影响  74-79
    5.2.6 经济对比分析  79
  5.3 刚度调整后复合桩基的附加应力分布特征研究  79-80
  5.4 本章小结  80-82
第六章 工程实例  82-94
  6.1 工程概况  82
  6.2 基础设计方案  82-85
    6.2.1 设计方案  82-84
    6.2.2 充水试验  84-85
  6.3 数值模拟分析与实测对比  85-93
    6.3.1 研究基础  85
    6.3.2 本文的优化设计方案  85-93
  6.4 本章小结  93-94
第七章 结论与展望  94-96
  7.1 本文的主要结论  94-95
  7.2 展望  95-96
参考文献  96-100
攻读硕士学位期间发表论文  100-101
致谢  101

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 土力学、地基基础工程 > 地基基础 > 桩基及深基础 > 桩基
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