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粘性土中大直径筒型基础地基极限承载力研究

作　者: 王磊
导　师: 刘润
学　校: 天津大学
专　业: 岩土工程
关键词: 大直径筒型基础 粘性土地基 地基极限承载力 极限分析 包络线 破坏模式
分类号: TU470
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


大直径筒型基础是为适应我国近海地质条件和风机荷载特点而研发的新型基础形式。作用在风力机上的水平荷载通过塔筒等上部结构传至基础顶面，导致地基基础在承受竖向荷载作用的同时还需承受巨大的水平力和弯矩，传统的承载力计算方法难以确定此种复合荷载作用下大直径筒型基础的地基承载力。地基承载力的破坏包络面法是研究复合加载模式下地基极限状态的有效方法，当荷载组合位于破坏包络面以内时则地基处于稳定状态，反之地基失稳。本文针对复合加载模式下粘性土地基所能达到的极限状态，应用数值计算方法，系统研究了地基的承载力包络面与破坏模式。主要研究内容和结论如下：1.基于极限分析理论，莫尔库伦强度理论与刚塑性土体的假定，提出了大直径筒型基础地基运动许可可变速度场的构造方法，从而求得了筒型基础地基竖向极限承载力的上限解。2.研究了土体弹性模量对计算精度与收敛速度的影响，筒型基础筒壁长度对地基承载力的影响。结果表明土体的弹性模量对提高计算精度和收敛速度影响显著，随着筒壁长度的增大，地基承载能力有显著的提高。3.得到了不同荷载组合下地基承载力包络线，复合荷载作用下饱和不排水软粘土地基承载力包络线和φ≠0粘性土地基承载力包络线有较大的差异：饱和不排水软粘土地基承载力包络面随着竖向荷载的增大向原点收缩，φ≠0粘性土地基破坏包络面随着竖向荷载的增大先向外扩张，而后向原点收缩。4.系统研究了不同荷载组合作用下地基破坏模式。结果表明：(1)竖向荷载的大小决定了地基的破坏模式，主要包括：表层滑动、浅层滑动或深层滑动；(2)水平荷载造成了地基破坏模式的非对称性；(3)弯矩荷载改变了基础的有效宽度，从而导致了基础底面以下土体中弹性核位置和范围的改变。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-14
  1.3 论文研究目的和内容  14-15
    1.3.1 论文研究目的  14
    1.3.2 论文研究内容  14-15
第二章 大直径筒型基础地基极限承载力分析方法  15-30
  2.1 极限分析法  15-18
    2.1.1 基本假定  15-16
    2.1.2 极限荷载的上限定理  16-18
  2.2 大直径筒型基础地基极限承载力上限解  18-27
  2.3 地基承载力数值模拟方法  27-29
    2.3.1 有限元概述  27-28
    2.3.2 Swipe 试验方法  28-29
    2.3.3 常位移比加载模式  29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 粘性土上大直径筒型基础地基承载力包络线研究  30-52
  3.1 承载力包络线概述  30-31
  3.2 φ=0 粘性土上大直径筒型基础地基极限承载力包络线研究  31-46
    3.2.1 数值计算模型和材料属性  31-32
    3.2.2 土体弹性模量 Eu对数值计算的影响  32-33
    3.2.3 筒壁长度对地基承载力的影响  33-39
    3.2.4 φ=0 粘性土地基承载力包络线  39-46
  3.3 φ≠0 粘性土上大直径筒型基础地基承载力包络线研究  46-50
    3.3.1 土体弹性模量 E 对数值计算的影响  46-47
    3.3.2 φ≠0 粘性土地基承载力包络线  47-50
  3.4 本章小结  50-52
第四章 粘性土上大直径筒型基础地基破坏模式分析  52-64
  4.1 φ=0 粘性土上大直径筒型基础地基破坏模式分析  52-59
    4.1.1 V-H 荷载空间下地基破坏模式分析  52-53
    4.1.2 V-M 荷载空间下地基破坏模式分析  53-55
    4.1.3 V-H-M 荷载空间下地基破坏模式分析  55-59
  4.2 φ≠0 粘性土上大直径筒型基础地基破坏模式分析  59-62
    4.2.1 V-H 荷载空间下地基破坏模式  59
    4.2.2 V-M 荷载空间下地基破坏模式  59-60
    4.2.3 V-H-M 荷载空间下地基破坏模式  60-62
  4.3 本章小结  62-64
第五章 结论与展望  64-67
  5.1 结论  64-65
  5.2 展望  65-67
参考文献  67-71
发表学术论文和参加科研情况  71-72
致谢  72

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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 > 地基和基础的理论和计算
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