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方形浅基础地基极限承载力的理论新解及数值模拟

作　者: 聂勇
导　师: 张国祥
学　校: 中南大学
专　业: 岩土工程
关键词: 静力平衡方形浅基础地基极限承载力侧向土压力承载力系数 ADINA 数值模拟
分类号: TU471.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

当前对于方形浅基础地基极限承载力的求解,常采用勃郎特-维西克(Prandtl-Vesic)修正公式。勃郎特-维西克研究的条形基础极限承载力属于平面应变问题,采用分步叠加法,求得地基极限承载力公式。但是,方形浅基础的修正公式未考虑基础的力学空间效应及切割体所受到的侧向土压力。方形浅基础地基极限承载力的求解属于空间问题,一些学者对其的研究采取简化措施,同时也忽略了地基土体之间存在的侧向土压力,这必然导致在求解过程中受力分析不完善的问题。本文根据极限平衡理论,沿方形基础表面的对角线切出四分之一进行分析,在考虑自重、黏聚力和过载的同时,又考虑切割体侧面受到侧向土压力的影响,采用整体分析法,求解出极限承载力。将本文求解出的承载力系数与Prandtl、Terzaghi、Hansen公式作对比,得知在φ<25°时,本文值比Hansen值小,比Prandtl、Terzaghi值略大。这是因为考虑了土体间侧向土压力,必然会产生一向基础外缘偏转的力矩,从而一定程度上降低了地基极限承载力。再与静载荷试验作对比,结果表明,在φ<25°时,本文的计算成果具有较高的参考价值。最后运用ADINA对方形浅基础基底粗糙情况进行数值模拟,得到了不同土样的极限承载力及某一土样的承载力系数。将其与本文公式的结果对比,得知两者能很好的吻合,从而验证了本文理论新解的正确性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 概述  8-9
  1.2 浅基础承载力的传统研究方法  9-13
    1.2.1 极限平衡法  10-11
    1.2.2 极限分析法  11-12
    1.2.3 滑移线法  12-13
    1.2.4 数值法  13
  1.3 当代国内外学者的研究成果  13-15
  1.4 研究目的和意义  15-16
  1.5 本文研究的主要内容  16-18
第二章方形浅基础地基承载力的研究成果  18-26
  2.1 Terzaghi公式  18-20
  2.2 Meyerhof公式  20-21
  2.3 Hensen公式  21
  2.4 李伟的研究成果  21-23
    2.4.1 基本假定  21-22
    2.4.2 推导方法  22-23
    2.4.3 研究成果  23
  2.5 王哲的研究成果  23-25
    2.5.1 基本假定  23-24
    2.5.2 推导方法  24-25
    2.5.3 研究成果  25
  2.6 本章小结  25-26
第三章方形浅基础地基极限承载力的理论新解  26-46
  3.1 基本假定  26-27
  3.2 整体分析  27-35
  3.3 不考虑侧向土压力  35-36
  3.4 本文两类承载力系数对比分析  36-38
  3.5 承载力系数对比分析  38-41
  3.6 与王哲结果对比  41-42
  3.7 与静载荷试验对比  42-44
  3.8 本章小结  44-46
第四章方形浅基础地基极限承载力的数值分析  46-64
  4.1 ADINA简介  46-47
  4.2 模型的建立  47-50
    4.2.1 地应力计算  47-48
    4.2.2 接触设置  48-49
    4.2.3 岩土材料  49-50
  4.3 基底粗糙条件下的数值模拟及分析  50-59
    4.3.1 模型介绍及计算参数  50-51
    4.3.2 约束设置及地应力计算  51-53
    4.3.3 施加荷载及接触设置  53-54
    4.3.4 土样一结果分析  54-57
    4.3.5 结果对比分析  57-59
  4.4 基底光滑条件下的数值模拟及分析  59-60
  4.5 求解承载力系数  60-63
  4.6 本章小结  63-64
第五章结论与展望  64-66
  5.1 结论  64
  5.2 展望  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间参加的科研项目及论文发表情况  72
  一、参与的科研项目及课题研究  72
  二、公开发表论文  72

方形浅基础地基极限承载力的理论新解及数值模拟

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