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渐近均匀化方法在双向增强体复合地基沉降计算中的应用

作　者: 卢艺伟
导　师: 马石城
学　校: 湘潭大学
专　业: 结构工程
关键词: 双向增强体复合地基 渐进均匀化方法 有限元 沉降计算
分类号: TU47
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 25次
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内容摘要


双向增强体复合地基是一种新型的地基处理技术，国内外普遍使用其用于加固路基，改善不良的地质条件地基等，鉴于其良好的加固效果，在工程实践中得到了广泛应用。计算双向增强体复合地基沉降的关键之一是计算复合体的复合模量，目前对于桩体复合地基主要采用面积加权公式计算，工程实践证明该方法计算的沉降值值与实测值有较大误差。渐进均匀化方法(AHM)是一种求解复合材料等效弹性模量的方法，本文将数学方法—渐近均匀化方法引入双向增强体复合地基沉降计算的分析中，主要工作如下：（1）将桩体复合地基和土工格室加筋体视为周期性排列的结构体。建立其周期性单胞，利用ANSYS软件对选取的单胞建立三维单胞有限元分析模型，并实现AHM，计算出桩体复合地基和土工格室加筋体的等效弹性模量。（2）通过ANSYS实现AHM计算得到等效弹性模量后，采用分层总和法，求得了土工格室加筋体在荷载作用下的沉降量。（3）对土工格栅垫层尝试采用二次均匀化方法、在对桩体复合地基采用AHM方法求得等效弹性模量后，对某工程实例进行了有限元沉降计算。（4）为研究对水平加筋体、桩体对复合地基各因素对沉降的影响。对桩模量、面积置换率和土工合成材料强度及层数等几种不同的因素，利用本文的研究方法分析他们对双向增强体复合地基沉降的影响。本文结果表明：通过利用渐进均匀化方法得到竖向增强体复合地基、水平向增强体增强体复合地基、双向增强体复合地基的复合模量，从而计算其沉降量。比较计算值与试验结果、工程实例的沉降值，吻合较好，证明本文提出的渐进均匀化方法的用于双向增强体复合地基的沉降计算式可行的，合理的，在此基础上，分析了影响双向增强体复合地基沉降的主要影响因素，表明影响双向增强体复合地基沉降量的主要因素是桩体置换率、在计算沉降量时存在桩体临界模量。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 概述  9-10
  1.2 双向增强体复合地基的基本理论及发展概况  10-11
  1.3 复合地基沉降分析与数值模拟研究现状  11-14
    1.3.1 双向增强体复合地基沉降分析研究概况  11-13
    1.3.2 双向增强体复合地基数值分析研究概况  13-14
  1.4 本文的主要研究工作  14-15
第二章 渐近均匀化理论及程序实现  15-31
  2.1 概述  15-16
  2.2 AHM 方法理论描述  16-24
    2.2.1 问题的提出  17-18
    2.2.2 渐进均匀化方法求解二维问题  18-23
    2.2.3 渐进均匀化方法求解三维问题  23-24
  2.3 AHM 的有限元实现  24-31
    2.3.1 二维问题 AHM 的有限元实现  24-27
    2.3.2 三维问题 AHM 的有限元实现  27-29
    2.3.3 均匀化理论的程序实现  29-31
第三章 竖向增强体复合地基沉降计算  31-39
  3.1 概述  31-33
    3.1.1 复合地基效应  31
    3.1.2 复合模量计算方法的研究现状  31-33
  3.2 复合地基单胞有限元模型的建立  33-36
    3.2.1 本构模型  33
    3.2.2 单元类型的选择  33-34
    3.2.3 单胞三维计算模型体系  34
    3.2.4 计算与结果对比分析  34-36
  3.3 正交试验的影响因素分析  36-38
    3.3.1 正交试验  36-38
  3.4 本章小结  38-39
第四章 水平向增强体复合地基沉降计算  39-44
  4.1 概述  39-40
    4.1.1 土工合成材料  39
    4.1.2 土工合成材料的功能  39-40
    4.1.3 土工格室处理软弱路基不均匀沉降的作用机理  40
  4.2 土工格室的研究现状  40-41
  4.3 土工格室复合地基复合模量的计算  41-43
    4.3.1 工程概况  41
    4.3.2 单胞三维有限元计算模型体系  41-42
    4.3.3 等效弹性模量的计算  42-43
  4.4 沉降计算与对比  43
  4.5 本章小结  43-44
第五章 双向增强体复合地基沉降计算  44-50
  5.1 概述  44
  5.2 水平向和竖向增强体协同作用过程  44-45
  5.3 双向增强体复合地基的沉降计算  45-49
    5.3.1 工程概况  45-47
    5.3.2 桩体复合地基的均匀化过程  47
    5.3.3 水平加筋体复合地基的均匀化过程  47-48
    5.3.4 双向增强体复合地基沉降计算  48-49
  5.4 本章小结  49-50
第六章 双向增强体复合地基沉降变形影响因素分析  50-54
  6.1 概述  50
  6.2 桩对沉降的影响  50-52
  6.3 土工格栅对沉降的影响  52-53
    6.3.1 土工格栅加筋层间距  52
    6.3.2 土工格栅层数  52-53
    6.3.3 土工格栅强度  53
  6.4 本章小结  53-54
第七章 结论与展望  54-56
  7.1 结论  54-55
  7.2 展望  55-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
在学期间发表的学术论文与研究成果  61

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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
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