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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
下 载: 20次
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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。

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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