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刚性桩复合地基褥垫层设置的研究
作 者: 汤益敏
导 师: 吴春萍
学 校: 合肥工业大学
专 业: 结构工程
关键词: 刚性桩复合地基 褥垫层 桩土应力比 数值模拟
分类号: TU47
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
刚性桩复合地基由刚性桩、桩间土、褥垫层三部分组成,其中褥垫层是刚性桩复合地基中的关键核心技术。褥垫层具有保证桩土共同承担荷载、调整桩土荷载分担比、调整桩土水平荷载的分担、减小基底应力集中现象、调整地基整体沉降变形的能力。目前有关褥垫层设置的理论研究落后于工程实践,设计施工中设置的褥垫层厚度、模量等多根据工程经验而来。因此,对刚性桩复合地基褥垫层设置的研究显得十分必要。本文基于目前已有的研究成果,分析了褥垫层的作用机理、不同褥垫层厚度下发生何种破坏模式,并利用大型有限元软件FLAC3D针对土体模量、桩径、褥垫层厚度、褥垫层模量四个因素对桩土应力比的影响进行了数值分析,指出规范所给褥垫层厚度的建议值有局限性,不同的地质条件下应采取不同的褥垫层厚度,提出褥垫层厚度与桩径的比值应作为衡量桩土应力比的标准,建议褥垫层选用模量在40~60MPa之间的材料,桩径在400~600mm之间最有利于褥垫层最大限度的发挥其作用,同时达到经济、安全的目的。此外,根据数值分析结果,本文还给出了刚性桩复合地基在设计和施工中的优化思路。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-7 目录 7-9 插图目录 9-11 表格清单 11-12 第一章 绪论 12-28 1.1 前言 12-13 1.2 刚性桩复合地基概述 13-18 1.2.1 刚性桩复合地基概述 13-16 1.2.2 刚性桩复合地基工程特性 16-17 1.2.3 刚性桩复合地基破坏模式 17-18 1.3 刚性桩复合地基褥垫层设置研究现状 18-24 1.3.1 理论研究方面 19-22 1.3.2 试验研究方面 22-24 1.4 褥垫层研究中存在的问题 24-26 1.4.1 褥垫层对刚性桩复合地基承载力的影响 24-25 1.4.2 褥垫层对刚性桩复合地基沉降的影响 25-26 1.4.3 褥垫层对桩土应力比的影响 26 1.4.4 褥垫层对刚性桩复合地基承担水平荷载的影响 26 1.5 本文的研究思路与方法 26-28 第二章 褥垫层的工作机理 28-42 2.1 褥垫层的作用概述 28-32 2.2 褥垫层的作用机理 32-38 2.2.1 桩土竖向变形协调方程 32-34 2.2.2 桩及桩侧土的应力和变形 34-38 2.3 褥垫层的破坏模式 38-40 2.3.1 褥垫层厚度足够大的情况 38-39 2.3.2 褥垫层厚度比较小的情况 39-40 2.3.3 褥垫层厚度很小的情况 40 2.4 本章小结 40-42 第三章 数值模拟计算方法介绍 42-51 3.1 FLAC 3D 概述 42-43 3.2 FLAC 3D 名词概念解释 43-46 3.2.1 有限差分法 44 3.2.2 显式的时程方案 44-45 3.2.3 拉格朗日分析 45 3.2.4 塑性分析 45-46 3.3 模型的建立 46-50 3.3.1 基本假定 46 3.3.2 几何模型的建立 46 3.3.3 本构模型 46-50 3.3.4 接触面 50 3.4 本章小结 50-51 第四章 刚性桩复合地基褥垫层设置的研究 51-69 4.1 褥垫层应用现状 51-52 4.2 数值模型及参数选取 52-56 4.3 数值模拟结果及分析 56-68 4.3.1 不同土体模量下桩土应力比随褥垫层厚度变化的数值分析 56-60 4.3.2 桩径对褥垫层厚度设置影响的数值分析 60-62 4.3.3 土体模量和桩径共同对褥垫层厚度设置影响的数值分析 62-67 4.3.4 褥垫层材料对刚性桩复合地基影响的数值分析 67-68 4.4 本章小结 68-69 第五章 优化思路、结论与展望 69-72 5.1 优化思路 69 5.1.1 刚性桩复合地基设计优化思路 69 5.1.2 刚性桩复合地基施工优化思路 69 5.2 结论 69-71 5.3 展望 71-72 参考文献 72-75 在学研究成果 75-76
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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
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