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层状弹性半空间中群桩基础沉降分析

作　者: 付佰勇
导　师: 黄茂松；梁发云
学　校: 同济大学
专　业: 岩土工程
关键词: 层状弹性半空间桩桩相互作用系数加筋效应群桩沉降
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 183次
引　用: 4次
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内容摘要

目前弹性半空间中群桩基础的研究已经很多,但层状弹性半空间中群桩和桩筏的沉降研究还比较少,在计算速度和计算精度上还有一些欠缺。针对这些问题,本文基于层状弹性半空间轴对称问题的应力位移基本解答,采用有限差分法建立了单桩、双桩和群桩的计算分析理论,并通过算例分析研究了单桩、桩桩相互作用系数、桩桩加筋效应系数以及群桩和桩筏的沉降特性。本文的研究内容主要包括以下几个方面:1、建立了层状弹性半空间轴对称问题的基本方程,采用积分变换和传递矩阵方法给出了集中力、圆形荷载和圆环荷载等荷载形式作用下层状弹性半空间任意位置处的应力和位移的解答,并给出了统一的表达式,数值计算结果表明本文的方法在弹性半空间中与Mindlin解非常一致,在层状地基中与有限元解相吻合,计算效率较高。2、基于层状弹性半空间的位移解,本文采用差分方法给出了单桩荷载沉降方程。通过与积分方程法的比较,讨论了因不考虑桩土分离后的孔洞引起的计算误差。分析了分段数对计算精度的影响,与前人计算结果作了对比,验证了本文方法的正确性,通过参数分析,研究了单桩的沉降特性。3、对前人给出的桩桩相互作用系数的定义进行了讨论,为考虑临桩对当前桩的沉降折减,引入了桩桩加筋效应系数。采用有限差分法,建立了两根桩的位移方程,给出了桩桩相互作用系数和桩桩加筋效应系数的表达式。本文方法可用于等长等径桩和不等长不等径桩的相互作用分析,数值计算表明本文方法的计算结果与有限元结果较为接近,在等长等径桩时,可忽略桩桩加筋效应系数,在不等长不等径桩时,不能忽略桩桩加筋效应系数。4、运用层状弹性半空间基本解和有限差分法建立了桩桩、桩土、土桩和土土的相互作用系数表达式。采用共同作用分析方法建立了群桩和桩筏的分析方程。计算了高承台等长群桩、不等长群桩以及桩筏基础的沉降和荷载分担特性,并与前人计算结果进行了对比。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
第1章绪论  12-23
  1.1 群桩沉降计算方法综述  12-20
    1.1.1 桩基沉降计算方法综述  12-18
    1.1.2 桩筏基础沉降计算理论综述  18-20
  1.2 层状弹性理论在桩基分析中的应用回顾  20-21
  1.3 本文的主要工作  21-22
  1.4 本文主要创新点  22-23
第2章层状弹性半空间轴对称问题基本解  23-39
  2.1 求解轴对称问题的积分变换法  23-26
  2.2 轴对称荷载下层状弹性半空间的分析  26-32
    2.2.1 轴对称荷载作用下单层地基的传递矩阵法  26-27
    2.2.2 轴对称荷载作用下多层地基解析解  27-32
  2.3 数值计算方法与程序正确性验证  32-38
    2.3.1 数值积分方法  32-34
    2.3.2 算例及讨论  34-38
  2.4 本章小结  38-39
第3章层状弹性半空间中单桩差分分析  39-56
  3.1 单桩差分分析方法  39-44
    3.1.1 土体的位移方程  40-43
    3.1.2 单桩桩身的位移方程  43-44
    3.1.3 整体方程与桩身位移  44
  3.2 数值计算方法与算例验证  44-52
    3.2.1 与前人计算成果的比较  44-46
    3.2.2 分段数对计算精度的影响  46-48
    3.2.3 忽略桩位处孔洞的误差分析  48-52
  3.3 单桩沉降特性的参数分析  52-55
    3.3.1 弹性半空间中的单桩沉降特性分析  53-55
    3.3.2 分层地基中的单桩沉降与荷载传递分析  55
  3.4 本章小结  55-56
第4章层状弹性半空间中两根桩的位移相互作用系数  56-77
  4.1 “桩桩相互作用系数”与“桩桩加筋效应系数”的定义  56-60
    4.1.1 关于“桩桩相互作用系数”定义的讨论  56-58
    4.1.2 “桩桩加筋效应系数”概念的引入  58-60
  4.2 两根桩差分方程的建立  60-67
    4.2.1 土体的位移方程  61-65
    4.2.2 桩身位移方程  65-67
    4.2.3 整体方程的建立  67
  4.3 数值计算方法与算例验证  67-76
    4.3.1 均质弹性半空间等长等径桩相互作用系数比较  68
    4.3.2 层状弹性地基等长等径桩相互作用系数比较  68-71
    4.3.3 不等长不等径桩桩相互作用系数比较分析  71-74
    4.3.4 “桩桩加筋效应系数”的参数分析  74-76
  4.4 本章小结  76-77
第5章层状弹性半空间群桩分析  77-100
  5.1 竖向荷载作用下群桩与桩筏的分析方法  77-81
    5.1.1 竖向荷载作用下群桩分析方法  77-78
    5.1.2 竖向荷载作用下桩筏基础共同作用分析思路  78-81
  5.2 桩-土、土-桩、土土相互作用分析  81-87
    5.2.1 桩对土和土对桩的相互作用  82-86
    5.2.2 土对土的相互作用  86-87
  5.3 刚性承台群桩沉降特性分析  87-94
    5.3.1 均质弹性半空间等长桩群桩基础沉降分析  87-89
    5.3.2 层状弹性半空间等长桩群桩基础沉降分析  89-91
    5.3.3 不等长桩群桩基础沉降分析  91-94
  5.4 刚性筏板桩筏基础沉降分析  94-99
    5.4.1 均质弹性半空间中刚性筏板桩筏基础沉降分析  94-97
    5.4.2 层状弹性半空间中刚性筏板桩筏基础沉降分析  97-99
  5.5 本章小结  99-100
第6章结论与不足  100-103
  6.1 本文主要结论  100-101
  6.2 不足之处和今后工作展望  101-103
致谢  103-104
参考文献  104-111
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  111

层状弹性半空间中群桩基础沉降分析

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