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刚性桩复合地基空间变刚度调平设计

作　者: 王伟
导　师: 王士杰
学　校: 河北农业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 复合地基 差异沉降 变刚度 调平设计 数值分析
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 124次
引　用: 3次
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内容摘要


随着复合地基技术在我国土木工程建设中的推广应用,复合地基概念和理论得到了很大的发展。尽管如此,复合地基的理论研究仍远落后于工程实践。在复合地基沉降计算方面虽然有了一些计算或估算方法,在工程实践中起到了良好的指导作用,但现行这些计算理论几乎都存在不同的缺陷和难点。复合地基在按沉降控制的优化设计方面的研究更是寥寥无几,人们仍然是利用已有的经验保守设计,使工程设计或多或少的造成一些不必要的浪费。因此,深入开展复合地基沉降计算理论及按沉降控制的优化设计理论研究,对于发展复合地基技术具有重要的意义。鉴于此,本文作了以下工作:(1)基于对复合地基承载特性和变形特性的深入研究,本文将半无限弹性空间中的Geddes解与Mindlin解应用于刚性桩复合地基沉降计算,考虑了桩的荷载传递特性、桩侧摩阻力及荷载作用深度等因素对复合地基变形的影响。通过工程实例的验证,表明该方法是可行性的。(2)根据基础—垫层—复合地基相互作用的原理,分析了实现复合地基变刚度调平设计的途径,给出了八种变刚度复合地基设计的方案。然后,基于FLAC-3D岩土工程数值分析软件,建立了六个变刚度复合地基调平方案,对比分析了六种变刚度复合地基的沉降、土反力、桩顶反力、筏板内力;探讨了改变桩长、桩径和桩间距等方法实现复合地基变刚度调平的效果,并进行优化布桩分析。研究表明:筏板基础的沉降呈“蝶形”分布特征,基础差异沉降随荷载的增加先增大后减小;变桩长、变桩距相结合的方案有利于改善筏板的内力状况,降低筏板的弯矩,减小不均匀沉降,为最理想的调平方案。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 选题的背景及意义  8
  1.2 复合地基的研究现状  8-12
    1.2.1 理论研究  8-10
    1.2.2 试验研究  10-11
    1.2.3 数值模拟  11-12
  1.3 变刚度调平设计研究现状  12-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-14
2 复合地基沉降计算方法研究  14-26
  2.1 复合地基概述  14-17
    2.1.1 复合地基的分类  14-15
    2.1.2 复合地基的作用  15-16
    2.1.3 复合地基的破坏形式  16-17
  2.2 常规的复合地基沉降计算方法  17-22
    2.2.1 加固区压缩量的计算方法  18-19
    2.2.2 下卧层压缩量的计算方法  19-22
  2.3 复合地基沉降计算方法研究  22-24
    2.3.1 CFG桩复合地基计算模式  22-23
    2.3.2 复合地基加固区附加应力及沉降计算  23
    2.3.3 复合地基下卧层附加应力及沉降计算  23-24
    2.3.4 工程实例  24
  2.4 本章小结  24-26
3 刚性桩复合地基变刚度调平设计原理  26-34
  3.1 差异沉降控制的概念  26
  3.2 变刚度调平设计原理及方法  26-33
    3.2.1 基础—垫层—地基共同作用原理  27-29
    3.2.2 变刚度调平设计方法  29-33
    3.2.3 地基变刚度调平的过程  33
  3.3 本章小结  33-34
4 FLAC-3D基本理论  34-42
  4.1 FLAC-3D概述  34
  4.2 FLAC-3D基本原理  34-36
  4.3 FLAC-3D中的本构模型  36-41
    4.3.1 弹性模型  37
    4.3.2 摩尔—库仑模型  37-41
  4.4 FLAC-3D求解问题的一般方法  41-42
5 刚性桩复合地基变刚度调平的数值分析  42-71
  5.1 有限差分单元模型的建立  42-46
    5.1.1 模型的单元划分、边界条件和几何尺寸  42-43
    5.1.2 材料参数的确定  43-46
    5.1.3 模型计算步骤  46
    5.1.4 数值模拟中的加荷方式及等级  46
    5.1.5 数值模拟中沉降、反力提取位置  46
  5.2 计算成果分析  46-69
    5.2.1 各调平方案的沉降、反力分析  46-61
    5.2.2 沉降对比分析  61-65
    5.2.3 各方案桩顶反力、桩间土反力对比分析  65-68
    5.2.4 各方案的经济性和可实施性对比分析  68-69
  5.3 本章小结  69-71
6 结论与展望  71-73
  6.1 本文的主要结论  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-76
在读期间发表的学位论文  76-77
作者简历  77-78
致谢  78-79
附件  79-85

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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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