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带肋梁硬壳层软土地基应力分布与承载力研究

作　者: 刘曦
导　师: 王宁伟
学　校: 沈阳建筑大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 人工硬壳层肋梁竖向附加应力系数水平附加应力承载力
分类号: TU447
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

沿海地区软土地基的问题制约着我国基本建设工程的发展,大量研究和工程实践表明通过人工固化处理在软土表面形成一层结构性强、整体性好的人工硬壳层,能够抑制软土地基的变形,有效改善软土层受力状态,满足低等级荷载对场地承载力要求,并具有施工工期短、工程造价低、硬壳层强度可以调控等特点。在硬壳层底部加设肋梁,克服了硬壳层固化厚度受到施工机具等限制的弊端,可进一步提高软土地基的承载力。因此,对带肋梁硬壳层软土地基的研究具有重要的理论和实际意义。本文采用Winkler地基模型理论,利用二维有限元软件GEO-Slope SIGMA/W建立带肋梁硬壳层软土地基的力学分析模型,运用数值分析方法,主要研究了如下内容：(1)分析带肋梁硬壳层对软土地基的作用机理,带肋梁硬壳层有利于提高软土地基承载力的关键在于封闭作用和应力扩散作用,肋梁的加设改善了软土层的受力作用；(2)数值模拟在条形均布荷载作用下,带肋梁硬壳层与一般硬壳层软土地基中竖向附加应力分布情况,分析带肋梁硬壳层软土地基中竖向附加应力系数沿深度和水平向的变化情况,对比分析带肋梁硬壳层对软土地基竖向附加应力分布的影响；(3)采用有限元方法分析了带肋梁硬壳层软土地基中水平附加应力沿深度和水平向的变化情况,给出了带肋梁硬壳层对软土地基中水平附加应力的影响,并得出了带肋梁硬壳层软土地基中水平附加应力的扩散范围；(4)采用单一变量法研究了上覆硬壳层与下卧软土层的模量比和荷载宽度等相关参数对带肋梁硬壳层软土地基竖向附加应力和水平向附加应力分布规律的影响,分析了沿深度和水平向变化时,竖向附加应力系数与水平附加应力分别随模量比和荷载宽度改变的变化情况,并给出了相关参数对水平附加应力扩散范围的影响；(5)分析了肋梁的几何参数(高度、宽度)对竖向附加应力和水平附加应力分布规律的影响,从深度变化和水平位置改变两方面分别研究了肋梁几何参数对竖向附加应力系数和水平附加应力的影响程度和范围,给出了肋梁高度与平均附加压力减小幅度成二次函数关系,肋梁宽度与平均附加压力减小幅度成线性关系；(6)根据静力平衡原理及极限平衡条件,推导出带肋硬壳层软土地基与一般硬壳层软土地基的等效厚度公式,给出带肋梁硬壳层软土地基的近似承载力计算方法,并分析肋梁高度和肋梁宽度对带肋梁硬壳层软土地基承载能力的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-21
  1.1 概述  13-14
  1.2 硬壳层软土地基附加应力场的研究进展  14-17
    1.2.1 理论研究进展  14-15
    1.2.2 模型试验研究进展  15-16
    1.2.3 数值模拟研究进展  16-17
  1.3 硬壳层软土地基极限承载力的研究进展  17-18
  1.4 硬壳层软土地基临塑荷载的研究进展  18-19
  1.5 本文的主要研究内容  19-21
第二章人工硬壳层的作用及应用  21-29
  2.1 概述  21
  2.2 软土的分布及特性  21-22
  2.3 上覆硬壳层的作用  22-24
    2.3.1 壳体效应  22-23
    2.3.2 封闭作用  23
    2.3.3 对沉降的滞后作用  23
    2.3.4 反压护道作用  23-24
  2.4 人工硬壳层的特点  24
  2.5 人工硬壳层的应用  24-26
  2.6 带肋梁硬壳层的研究  26-27
  2.7 本章小结  27-29
第三章有限元分析模型的建立与验证  29-39
  3.1 概述  29
  3.2 有限元分析方法的基本思想  29-30
  3.3 Mohr-Coulomb本构模型  30-33
  3.4 有限元力学模型的建立  33-36
    3.4.1 分析模型及坐标系  33-35
    3.4.2 模型的计算参数  35-36
  3.5 模型的验证  36-37
  3.6 本章小结  37-39
第四章带肋梁硬壳层软土地基竖向附加应力的研究  39-55
  4.1 概述  39
  4.2 竖向附加应力等值线分析  39-40
  4.3 竖向附加应力变化规律  40-43
    4.3.1 竖向附加应力随深度变化规律  40-41
    4.3.2 竖向附加应力沿水平向变化规律  41-43
  4.4 肋梁高度对竖向附加应力的影响  43-46
    4.4.1 竖向附加应力系数随深度变化  43-44
    4.4.2 竖向附加应力系数沿水平向变化  44-45
    4.4.3 竖向附加应力减小幅度的变化  45-46
  4.5 肋梁宽度对竖向附加应力的影响  46-48
    4.5.1 竖向附加应力系数随深度变化  46-47
    4.5.2 竖向附加应力系数沿水平向变化  47-48
    4.5.3 竖向附加应力减小幅度的变化  48
  4.6 模量比对竖向附加应力的影响  48-51
    4.6.1 竖向附加应力系数随深度变化  49
    4.6.2 竖向附加应力系数沿水平向变化  49-50
    4.6.3 竖向附加应力减小幅度的变化  50-51
  4.7 荷载宽度对竖向附加应力的影响  51-53
    4.7.1 竖向附加应力系数随深度变化  51-52
    4.7.2 竖向附加应力系数沿水平向变化  52
    4.7.3 竖向附加应力减小幅度的变化  52-53
  4.8 本章小结  53-55
第五章带肋梁硬壳层软土地基水平附加应力的研究  55-65
  5.1 概述  55
  5.2 水平附加应力等值线分析  55-56
  5.3 水平附加应力沿水平向变化规律  56-58
  5.4 带肋梁硬壳层参数对水平附加应力影响  58-63
    5.4.1 肋梁高度对水平附加应力的影响  59-60
    5.4.2 肋梁宽度对水平附加应力的影响  60-61
    5.4.3 模量比对水平附加应力的影响  61-62
    5.4.4 荷载宽度对水平附加应力的影响  62-63
  5.5 本章小结  63-65
第六章带肋梁硬壳层软土地基承载力的研究  65-73
  6.1 概述  65
  6.2 等效厚度的推导  65-66
  6.3 带肋梁硬壳层软土地基极限承载力区间确定  66-68
  6.4 肋梁几何参数对地基承载力影响  68-71
    6.4.1 肋梁高度对地基承载力影响  68-69
    6.4.2 肋梁宽度对地基承载力影响  69-71
  6.5 本章小结  71-73
第七章结论  73-75
  7.1 结论  73-74
  7.2 展望  74-75
参考文献  75-79
作者简介  79
作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文  79-81
致谢  81

带肋梁硬壳层软土地基应力分布与承载力研究

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