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筏板基础—CFG桩复合地基共同作用初步研究

作　者: 吕仲鸣
导　师: 刘文连
学　校: 昆明理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 复合地基 共同作用 筏板 褥垫层 CFG桩
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


现今,土木工程师已习惯于将桩基应用于高层或超高层建筑中,采用桩基虽然效果不错,但是桩间土的承载力并没有得到充分发挥,尤其是桩间土承载力较高时,显得尤为浪费。如果此时采用复合地基,可以充分发挥桩间土的承载力,减少布桩数量,CFG桩复合地基就是其中的一种。CFG桩具有强度高、刚度大、造价低、施工周期短等特点,既能提高地基承载力,又能很好地控制地基变形,目前在工程中已经得到了广泛应用。在高层建筑中通常采用复合地基与筏板基础、箱形基础联合使用,取得了良好的经济效益和社会效益,现已成为广大岩土工作者的研究热点。前人主要着重研究了单桩或多桩复合地基的性状,本人在前人的基础上,对竖向荷载作用下的筏板基础—CFG桩复合地基体系进行共同作用研究。首先,本文介绍了CFG桩复合地基、共同作用的研究现状与理论成果,以及与复合地基相关的几个基本概念,并提出了本文的研究内容。其次,阐述了筏板基础—CFG桩复合地基共同作用分析的基本理论,建立了共同作用的整体方程。然后,介绍了ANSYS大型有限元软件,以及模拟过程中所采用的SOLID45实体单元和材料本构模型。最后,采用ANSYS有限元程序对筏板基础—CFG桩复合地基共同作用体系进行了分析,并结合实际工程,对建筑沉降量进行了模拟分析,并与实测沉降量对比。通过对筏板基础—CFG桩复合地基共同作用进行分析,得出了以下一些成果：1、筏板厚度的变化与基础沉降、桩顶应力值成反比关系,与桩间土应力、桩端土应力成正比关系。2、垫层厚度的变化对基础沉降、桩端土应力影响甚微,但对基底桩土应力分布有着重要影响,垫层厚度的增加可以减小桩顶应力,充分发挥桩间土的承载力,通过模拟得出合理的垫层厚度为0.20 m-0.30m。3、桩土模量比的变化与基础沉降、桩顶应力成正比,与桩间土应力、桩端土应力成反比关系。4、置换率的变化与基础沉降、基底桩土应力成反比关系,置换率可通过桩间距调整,一般认为可将桩间距取为四倍的桩径。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-17
  1.1 CFG桩复合地基概述  9-13
    1.1.1 CFG桩复合地基的概念  9-10
    1.1.2 复合地基的几个概念  10-12
    1.1.3 CFG桩复合地基的研究状况  12-13
  1.2 共同作用研究概述  13-15
    1.2.1 共同作用的基本概念  13
    1.2.2 共同作用的国内外研究现状  13-15
  1.3 问题的提出  15
  1.4 本文研究的主要内容  15-17
第二章 筏基-CFG桩复合地基共同作用基本理论  17-37
  2.1 CFG桩-土共同作用的分析方法  17-24
    2.1.1 单桩与土的共同作用方法分析  17-23
    2.1.2 群桩与土的共同作用方法分析  23-24
  2.2 共同作用中筏板的分析方法  24-32
    2.2.1 薄板理论  25-29
    2.2.2 厚板理论  29-32
  2.3 CFG桩复合地基-筏板共同作用方程的建立  32-36
    2.3.1 CFG桩-土刚度矩阵计算  33-35
    2.3.2 考虑垫层的作用  35
    2.3.3 共同作用整体方程的建立  35-36
  2.4 本章小结  36-37
第三章 ANSYS程序与模型简介  37-45
  3.1 ANSYS程序介绍  37-39
  3.2 SOLID45单元简介  39-40
  3.3 材料模型及本构方程  40-44
    3.3.1 线弹性模型  40-41
    3.3.2 德鲁克-普拉格屈服准则和本构模型  41-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 工程实例与数值模拟  45-76
  4.1 工程实例介绍  45-50
    4.1.1 建筑物概况  45
    4.1.2 工程地质概况  45-47
    4.1.3 CFG桩复合地基设计  47-50
  4.2 单桩复合地基静载试验模拟  50-54
    4.2.1 单桩模型说明  50-51
    4.2.2 计算结果分析  51-54
  4.3 CFG桩复合地基-筏板共同作用模型建立  54-57
    4.3.1 计算模型说明  54-56
    4.3.2 共同作用ANSYS模型的建立  56-57
  4.4 计算结果分析  57-73
    4.4.1 筏板厚度对CFG桩复合地基性状的影响  57-62
    4.4.2 垫层的变化对CFG桩复合地基性状的影响  62-66
    4.4.3 桩土模量比对CFG桩复合地基性状的影响  66-70
    4.4.4 置换率对CFG桩复合地基性状的影响  70-73
  4.5 建筑物沉降量实测值与模拟值的对比分析  73-74
  4.6 本章小结  74-76
第五章 结论与展望  76-78
  5.1 结论  76-77
  5.2 展望  77-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
附录 (攻读硕士学位期间发表论文目录)  82

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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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