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含缺陷桩的桩基础竖向承载力与沉降的实用分析方法
作 者: 曹俊楠
导 师: 王成华
学 校: 天津大学
专 业: 结构工程
关键词: 缺陷桩 群桩基础 竖向承载力 沉降 缺陷影响系数 Mindlin解
分类号: TU473.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
缺陷桩的出现在实际工程中屡见不鲜,虽然其本身带有一定的缺陷,这在一定程度上会影响桩侧摩阻力和桩端阻力的发挥,但桩本身仍然具有一定的承载力,因此,在实际工程中,无论是从成本方面考虑还是从工程效率方面考虑,都应充分研究并将其加以利用。但迄今为止还没有一套针对带有缺陷的单桩以及含缺陷桩的群桩基础的竖向承载力和沉降切实可行的实用分析方法。因此,文章在归纳总结现有群桩基础的竖向承载力和沉降基本理论的基础上,提出缺陷影响系数的概念,针对不同的缺陷种类分别考虑不同的缺陷影响系数,探讨了桩基中分别含有扩径桩、缩径桩、断桩以及含沉渣、泥皮和离析等缺陷的群桩基础的竖向承载力和沉降计算时的考虑方法。为了便于数值计算,笔者基于Fortran编程平台,编写了一套可以计算含不同桩长、不同桩径、含有不同缺陷种类的群桩基础在成层土中的竖向承载力和沉降计算程序——FPBS。运用FPBS程序,文章首先对比分析了试验条件下实测的正常桩、缺陷桩单桩桩顶沉降和FPBS程序理论算得的桩顶沉降。然后通过一含缺陷桩的群桩基础的具体算例,选取某一固定的缺陷影响系数,运用三种不同的承载力计算方法和基于Mindlin原始附加应力公式、积分、叠加,分层总和法的沉降计算方法,得到正常的群桩和分别含扩径桩、缩径桩和断桩的群桩基础的竖向承载力和沉降值,最后通过计算结果的对比、分析,总结选取的缺陷影响系数对含缺陷的桩基竖向承载力和沉降的影响规律。此实用分析方法尤其在工程实际中对缺陷桩的竖向承载力和沉降的估算具有一定的指导意义。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-14 1.1 引言 7-8 1.2 缺陷桩的成因、危害和预防措施 8-10 1.3 研究现状与发展动态 10-11 1.4 群桩基础竖向承载力计算方法概述 11 1.5 群桩基础沉降计算方法概述 11-12 1.6 本文的主要研究内容及创新点 12-14 1.6.1 主要研究内容 12-13 1.6.2 创新点 13-14 第二章 含缺陷桩的群桩基础竖向承载力和沉降实用分析方法与程序设计 14-34 2.1 概述 14-15 2.2 群桩基础竖向承载力计算基本理论 15-18 2.2.1 群桩基础的破坏模式 15-16 2.2.2 《建筑桩基技术规范》(JGJ 94-2008)承载力计算法 16-17 2.2.3 等效实体深基础法 17-18 2.3 传统群桩基础沉降计算基本理论 18-26 2.3.1 Boussinesq 解的附加应力计算法 20-21 2.3.2 Mindlin 解的附加应力计算法 21-22 2.3.3 基于 Mindlin 解的 Geddes 解的附加应力计算法 22-24 2.3.4 考虑桩径影响的 Mindlin 解法 24-26 2.4 含缺陷桩的群桩基础竖向承载力与沉降实用分析方法 26-31 2.4.1 群桩基础中含有扩径桩时的考虑方法 28-29 2.4.2 群桩基础中含有缩径桩时的考虑方法 29-30 2.4.3 群桩基础中含有断桩时的考虑方法 30 2.4.4 桩基中具有沉渣、泥皮、离析等缺陷时的考虑方法 30-31 2.5 含缺陷桩的群桩基础竖向承载力与沉降分析程序 31-33 2.6 本章小结 33-34 第三章 室内和现场模型桩基承载性状分析 34-46 3.1 概述 34-36 3.2 室内正常桩模型试验与理论计算沉降对比分析 36-39 3.2.1 桩侧阻力与桩端阻力的划分 36-37 3.2.2 实测结果与理论计算对比分析 37-39 3.3 现场正常桩模型试验与理论计算沉降对比分析 39-42 3.4 缩径桩模型试验与理论沉降对比分析 42-44 3.5 本章小结 44-46 第四章 含缺陷桩的群桩基础承载力与沉降的算例分析 46-68 4.1 概述 46-47 4.2 正常桩的群桩基础竖向承载力与沉降计算 47-50 4.2.1 竖向承载力计算与分析 47 4.2.2 附加应力计算与分析 47-49 4.2.3 沉降计算与分析 49-50 4.3 含扩径桩的群桩基础竖向承载力与沉降计算 50-56 4.3.1 竖向承载力计算与分析 51 4.3.2 附加应力计算与分析 51-54 4.3.3 沉降计算与分析 54-56 4.4 含缩径桩的群桩基础竖向承载力与沉降计算 56-60 4.4.1 竖向承载力计算与分析 56 4.4.2 附加应力计算与分析 56-58 4.4.3 沉降计算与分析 58-60 4.5 含断桩的群桩基础竖向承载力与沉降计算 60-64 4.5.1 竖向承载力计算与分析 60-61 4.5.2 附加应力计算与分析 61-63 4.5.3 沉降计算与分析 63-64 4.6 计算结果总结与分析 64-66 4.7 本章小结 66-68 第五章 结论与建议 68-71 5.1 研究结论 68-69 5.2 展望与建议 69-71 参考文献 71-75 发表论文和参加科研情况说明 75-76 致谢 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 > 桩基及深基础 > 桩基
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