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群桩横向力学响应的三维有限元数值分析

作　者: 胡婷婷
导　师: 刘忠
学　校: 湘潭大学
专　业: 结构工程
关键词: 水平受荷群桩群桩效应非线性有限元分析弹性地基反力法—m法群桩工作性状
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要

目前,对水平荷载作用下群桩工作性状的研究,大多通过模型试验或原位试验分析以及在种种假设条件下的理论研究来进行。桩—土相互作用机理错综复杂,影响因素较多,随机性很大,尽管国内外在这方面的研究资料很多,但都具有一定的局限性。随着计算技术和数值方法的不断发展和完善,使得有限元技术在水平受荷群桩工作性状的研究中,得到了越来越多的应用。有限元法可以比较真实地模拟地基与桩基础的工作状态,能够处理各种复杂的几何形状和荷载形式,并考虑地基土的非线性特点等。本文首先归纳了目前水平受荷群桩的主要分析方法,并分别对其进行了较详细的讨论,阐述了这些方法的优缺点及使用范围。然后,本文采用有限元软件ANSYS,结合Saito(1993)所做原位试验,对群桩横向力学非线性响应,进行了三维有限元数值模拟。计算模型中,考虑了土体的材料非线性、桩—土界面状态非线性等因素。验证了模型的正确性。同时,本文对群桩在水平荷载作用下各桩的桩身侧移、桩身弯矩、荷载分担等群桩工作性状进行了研究。并将ANSYS计算结果与m法计算结果进行比较,计算结果表明,三维有限元数值模拟更能反映桩土相互作用的实际情况。就水平受荷群桩基础而言,其工作性状受桩距、桩长和桩径,土体参数等因素的影响。本文在模型正确的基础上,进一步讨论了桩距、桩长、桩径、土体性质等因素,对水平受荷群桩基础工作性状的影响,得到了一些有益的结论,该结论对水平受荷群桩基础的设计和工程应用,具有较好的指导意义。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-21
  1.1 引言  10
  1.2 桩基础概述  10-12
    1.2.1 桩基础的基本概念与特点  10-11
    1.2.2 水平承载桩基特性  11-12
  1.3 国内外研究工作情况的发展  12-19
    1.3.1 国内外研究工作情况  12-14
    1.3.2 水平荷载作用下群桩的分析方法  14-19
  1.4 本文的主要研究内容  19-21
    1.4.1 问题的提出  19
    1.4.2 本文的任务  19-21
第二章基于弹性地基反力法的群桩—土相互作用研究  21-28
  2.1 引言  21
  2.2 “m”法的基本假定  21-22
  2.3 “m”法计算  22-26
    2.3.1 桩的挠曲微分方程及其解答  22-23
    2.3.2 单桩柔度系数与桩身内力及变位  23-24
    2.3.3 水平荷载作用下群桩的内力与位移  24-26
  2.4 算例  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章群桩横向力学响应的三维有限元数值模拟  28-40
  3.1 引言  28
  3.2 群桩三维有限元模型的建立  28-34
    3.2.1 工程概况  28-29
    3.2.2 群桩三维有限元几何模型  29-30
    3.2.3 土体本构关系的选取  30-32
    3.2.4 土体单元的选取  32
    3.2.5 桩—土界面接触分析  32-33
    3.2.6 计算模型的边界处理  33-34
  3.3 模型验证  34-35
  3.4 有限元计算结果与 m 法的比较  35-36
  3.5 群桩工作性状的分析  36-38
  3.6 本章小结  38-40
第四章水平受荷群桩工作性状的参数分析  40-65
  4.1 引言  40
  4.2 计算方案  40-41
  4.3 改变参数对群桩工作性状的影响  41-63
    4.3.1 桩距变化对群桩工作性状的影响  41-47
    4.3.2 桩长变化对群桩工作性状的影响  47-52
    4.3.3 桩径变化对群桩工作性状的影响  52-59
    4.3.4 土体性质的变化对群桩工作性状的影响  59-63
  4.4 本章小结  63-65
结论与展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70-71
附录攻读学位期间发表论文目录  71

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