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基于Mindlin应力解的桩筏基础设计分析方法研究

作　者: 吕一平
导　师: 陈云敏；凌道盛
学　校: 浙江大学
专　业: 岩土工程
关键词: Mindlin应力解桩筏基础设计分析方法研究附加应力荷载分配系数 Mindlin解下卧层摩阻力荷载沉降曲线
分类号: TU470.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 381次
引　用: 12次
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内容摘要

如何分析软弱地基中桩筏基础的内力和沉降一直是岩土工程中的一个重要课题，也是工程设计中非常关键的一部分，许多岩土工作者对此进行了系统的研究。本文对桩筏基础的工作性状进行了研究，着重分析了新规范中用Geddes解分析桩筏基础内力和沉降的方法，探讨和解决了在实际应用过程中还存在的一些不完善的地方，并将它与传统的几种分析方法进行了比较。群桩应力的确定是整个分析的基础。本文采用了Geddes对桩侧摩阻力分配形式的简化假定和对Mindlin解的二次积分公式来分析下卧层的附加应力，弥补了传统的实体墩基法不能分析长短桩等较为复杂的桩基形式的不足。对于这种方法在分析桩端应力时出现应力集中的现象，对Mindlin解重新积分来修正附加应力系数公式，以避免这种现象；由于弹性半空间和实际情况之间的模型误差会带来附加应力差距，通过大量的计算分析提出了修正系数m、n，并给出了m、n随桩径、计算点深度变化的函数关系，最终使得应力的计算结果与有限元的计算结果十分吻合，而计算相对比较简便。桩端摩阻力分配系数α、桩侧均布摩阻力分配系数β是确定附加应力的关键。本文分析了α、β对下卧层附加应力的影响并讨论了荷载分配系数α、β的计算方法。由于传统的计算荷载分配系数的方法本身存在缺陷，造成α、β值不唯一，而且不能考虑桩端下土层的性质，与实际情况存在相当大的差距。本文认为桩侧阻力分布形式对下卧层附加应力的影响不大，从桩的剪应力和桩体位移间的对应关系方程上求解了桩端荷载分配系数，相对比较合理，在大多数情况下是可以为工程所接受的。还讨论了从原位试验出发确定荷载分配系数的方法。建立了桩筏基础的整体分析模型。基桩对基础板的作用被等效为一个点弹簧，用16节点实体退化等参元对筏板进行分析。通过单桩的荷载沉降曲线确定群桩中单桩的刚度，并可用逐次逼近的方法求解桩顶反力和基础沉降，避免了对刚度的非理性调整。最后，将本文的方法用于分析上海的一幢高层建筑，并将它与新规范上的实体墩基法及其他的分析方法相比较，分析结果具有符合实际的特点，具有广阔的应用前景。

全文目录

第一章绪论  7-18
  §1．1 高层建筑基础工程发展现状  7-9
  §1．2 桩筏基础沉降理论研究现状  9-16
  §1．3 本文的主要工作  16-18
第二章用Mindlin应力解分析群桩下卧层附加应力  18-31
  §2．1 概述  18
  §2．2 用Geddes公式分析群桩下卧层的附加应力  18-21
  §2．3 荷载分配系数的影响  21-23
  §2．4 桩底应力计算  23-25
  §2．5 桩体对应力的影响分析  25-29
  §2．6 小结  29-31
第三章荷载分配系数的计算  31-43
  §3．1 概述  31
  §3．2 荷载分配系数的求解方法  31-35
  §3．3 考虑土体极限摩阻力的计算方法  35-39
  §3．4 根据原位试验确定荷载分配系数  39
  §3．5 影响系数的因素  39-42
  §3．6 小结  42-43
第四章桩筏基础的变形和沉降计算方法  43-54
  §4．1 概述  43
  §4．2 桩身压缩  43-45
  §4．3 桩端压缩  45-46
  §4．4 群桩沉降特性和影响因素  46-49
  §4．5 群桩中单桩的刚度  49-50
  §4．6 桩端下土的压缩性指标及取值  50-53
  §4．7 小结  53-54
第五章软弱地基中桩筏基础的整体分析  54-72
  §5．1 概述  54
  §5．2 筏板的分析模型  54-58
  §5．3 桩筏基础的整体分析  58-60
  §5．4 与其他方法的比较  60-63
  §5．5 工程计算  63-71
  §5．6 小结  71-72
第六章结论  72-74
  §6．1 结论  72-73
  §6．2 进一步工作的建议  73-74
参考文献  74-79
致谢  79

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