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长短桩组合桩基础相互作用模拟与分析

作　者: 刘金燕
导　师: 杨敏
学　校: 同济大学
专　业: 岩土工程
关键词: 长短桩 工作性状 地基模型 筏板有限元 荷载分担系数 剪切位移法 相互作用系数
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


由于桩筏基础在提供承载力和控制变形方面的卓越表现,使其越来越成为高层建筑首选的基础形式。在桩筏基础设计时会遇到这样的问题,地基土中存在着两层或者更多的持力层,如选用浅层持力层承载力可以满足要求但是变形较大,如选用深层持力层则费用较高施工难度较大。面对此情况有人提出了长短桩的设计思想亦即:用部分长桩来控制变形并提供承载力,短桩提供承载力的设计思想。此种基础在实践中已经有所应用,但是关于长短桩基础的工作机理的研究还并不成熟,本课题正是在此种情况下提出的。据此本文主要做了以下工作:(1)对桩筏基础及长短桩的研究现状做了一个总结。(2)介绍了几种常用的地基模型,并结合布西奈斯克解推导了分层地基模型的柔度矩阵。(3)对剪切位移法的单桩计算理论作了修正,用剪切位移法推导了均质土体和层状土体中桩和桩的的相互作用,并对其相互作用系数进行了分析,从而得出了桩土体系的柔度矩阵。(4)简要介绍了薄板理论,并利用矩形单元对板做了有限元分析,求得了筏板的刚度矩阵。(5)根据上述理论编制了计算程序,对长短桩桩筏基础的工作特性做了比较详细的分析。(6)最后结合一个工程实例,进一步了解长短桩基础的工作性状并对本程序的正确性进行了验证。

全文目录


摘要  6-7
ABSTRACT  7-13
第一章 绪论  13-24
  1.1 引言  13
  1.2 课题的提出  13-15
  1.3 桩在沉降控制和刚度调平两个方面研究的基本情况  15-18
  1.4 关于现在群桩沉降计算理论的简单介绍  18-20
  1.5 长短桩复合地基与长短桩桩基础的区别与研究现状  20-23
  1.6 本文的主要工作  23-24
第二章 地基模型的选用及其柔度矩阵推导  24-34
  2.1 引言  24
  2.2 常用线弹性地基模型的介绍  24-28
    2.2.1 文克勒地基模型  24-26
    2.2.2 弹性半空间地基模型  26-27
    2.2.3 分层地基模型  27-28
  2.3 分层地基模型柔度矩阵的推导  28-33
    2.3.1 引言  28-29
    2.3.2 布西奈斯克课题简介  29-30
    2.3.3 分层地基模型柔度矩阵的推导  30-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章 桩土共同作用分析及桩土体系柔度矩阵的建立  34-75
  3.1 引言  34
  3.2 现行单桩计算方法的简单介绍  34-47
    3.2.1 荷载传递法  35-36
    3.2.2 弹性理论法  36-37
    3.2.3 有限单元法  37
    3.2.4 剪切位移法  37-47
  3.3 层状土体中单桩的计算  47-49
  3.4 三个工程实例  49-53
    3.4.1 工程实例一  49-50
    3.4.2 工程实例二  50-52
    3.4.3 工程实例三  52-53
  3.5 桩与桩相互作用的推导  53-70
    3.5.1 引言  53-54
    3.5.2 Poulos法相互作用系数的推导  54-55
    3.5.3 剪切位移法相互作用系数的推导  55-65
      3.5.3.1 均质土中桩-桩相互作用分析  56-60
      3.5.3.2 与poulos方法的比较  60-62
      3.5.3.3 均质土中桩-桩相互作用系数特性分析  62-65
    3.5.4 层状地基中桩与桩的相互作用  65-70
      3.5.4.1 相互作用的变换矩矩阵  65-67
      3.5.4.2 分层土中桩的相互作用柔度系数  67-70
  3.6 不等长桩的相互作用分析  70
  3.7 桩与土，土与桩的相互作用分析  70-73
    3.7.1 桩身轴力  70-71
    3.7.2 桩土界面的摩阻力  71-73
  3.8 本章小结  73-75
第四章 筏板分析及其刚度矩阵的推导  75-89
  4.1 引言  75
  4.2 薄板理论  75-79
  4.3 薄板的有限元分析  79-86
    4.3.1 板单元的形函数  79-84
    4.3.2 单元刚度矩阵的简化  84-86
  4.4 板单元的荷载列阵  86
  4.5 桩-土-筏板的共同作用的耦合分析  86-87
  4.6 本章小结  87-89
第五章 长短桩桩筏基础工作性状分析  89-129
  5.1 引言  89-90
  5.2 长短桩基础的沉降特性分析  90-104
    5.2.1 三种基础形式沉降特性的比较  90-97
    5.2.2 桩间距对长短桩基础的沉降特性的影响  97-98
    5.2.3 短桩持力层强度对长短桩基础沉降特性的影响  98-100
    5.2.4 长桩持力层强度对长短桩基础沉降特性的影响  100-101
    5.2.5 筏板厚度对长短桩基础沉降特性的影响  101-104
  5.3 长短桩基础轴力特性分析  104-113
    5.3.1 三种基础形式轴力特性的比较  105-107
    5.3.2 桩间距对长短桩轴力的影响  107-108
    5.3.3 短桩持力层的对桩身轴力的影响  108-110
    5.3.4 长桩持力层对桩身轴力的影响  110-111
    5.3.5 筏板的厚度对桩身轴力的影响  111-113
  5.4 长短桩基础的桩侧摩阻力特性  113-121
    5.4.1 三种基础形式桩侧摩阻力的比较  113-115
    5.4.2 桩间距对长短桩桩侧阻力的影响  115-117
    5.4.3 短桩持力层的对桩侧摩阻力的影响  117-118
    5.4.4 长桩持力层对桩侧阻力的影响  118-120
    5.4.5 筏板的厚度对桩身轴力的影响  120-121
  5.5 长短桩基础的荷载分担特性  121-126
    5.5.1 桩间距对长短桩基础的荷载分担特性的影响  121-122
    5.5.2 短桩持力层对桩土荷载分担特性的影响  122-123
    5.5.3 长桩持力层模量对荷载分担特性的影响  123-124
    5.5.4 筏板的厚度对荷载分担特性的影响  124-125
    5.5.5 混凝土模量的对荷载分担特性的影响  125-126
  5.6 本章小结  126-129
第六章 长短桩桩筏基础工程实例分析  129-138
  6.1 引言  129
  6.2 工程实例分析  129-137
    6.2.1 工程概况  129
    6.2.2 地质资料  129-130
    6.2.3 试验检测点的布置及实测结果  130-132
    6.2.4 与理论分析的比较  132-137
  6.4 本章小结  137-138
第七章 结论与展望  138-142
  7.1 引言  138-139
  7.2 本文的主要结论  139-141
  7.3 后续工作展望  141-142
致谢  142-143
参考文献  143-147
个人简历 在读期间发表的学术论文和研究成果  147

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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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