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高层建筑桩筏基础共同作用分析与设计

作 者: 熊银
导 师: 干腾君
学 校: 重庆大学
专 业: 岩土工程
关键词: 高层建筑 桩筏基础 有限元 共同作用分析 共同作用设计
分类号: TU473.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 206次
引 用: 2次
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内容摘要


桩筏基础高层建筑普遍采用的一种基础形式。高层建筑的上部结构、基础和地基是一个统一的有机整体,三者相互联系、相互影响。目前对于高层建筑桩筏基础共同作用的研究已取得了一些成果,但由于高层建筑桩筏基础是一个十分复杂的系统,其共同作用的研究涉及众多因素,因此,对其工作机理的认识还不够清楚,有必要进一步地深入研究。本文系统地总结了国内外有关桩筏基础及共同作用理论的研究成果,在对共同作用机理、分析方法、分析理论有比较深入了解的基础上,采用大型有限元分析程序ANSYS,通过建立上部结构-桩筏基础-地基三维弹塑性有限元分析模型,进行共同作用分析。主要研究内容有:①采用ANSYS对上部结构-桩筏基础-地基进行三维弹塑性计算分析,研究其受力与沉降性状,总结桩筏基础的受力特征和变形随各个影响因素的变化关系。②从数值模拟结果中分析总结群桩效应、承台效应、复合桩基设计概念,并计算出相关承台效应系数,与规范中比较,分析承台效应系数影响因素。③考虑影响桩筏基础差异沉降和弯矩的各个因素,在上部结构体系及工程地质条件不变的前提下,找出桩筏基础差异沉降的最优控制方法,阐述桩筏基础变刚度调平设计的原则和步骤。④结合上述分析工作,总结桩基概念设计相关规律。对某工程实例,采用JCCAD实现桩筏基础共同作用设计,重点解读JCCAD在桩筏基础设计中与规范相关问题的处理、变刚度调平设计的实现等。

全文目录


中文摘要  3-4
英文摘要  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 高层建筑桩筏基础研究概况  9-14
    1.2.1 高层建筑与地基基础共同作用的研究概况  9-10
    1.2.2 桩筏基础的研究概况  10-12
    1.2.3 高层建筑桩筏基础共同作用研究主要存在的问题  12-14
  1.3 我国高层建筑桩筏基础设计方法发展概况及现状  14-16
    1.3.1 我国高层建筑桩筏基础设计发展概况  14-15
    1.3.2 我国高层建筑桩筏基础的设计现状  15-16
  1.4 本文研究方法和研究内容  16-18
2 高层建筑桩筏基础共同作用基本理论  18-30
  2.1 共同作用基本概念  18-20
    2.1.1 共同作用定义  18
    2.1.2 共同作用分析方法  18-20
  2.2 高层建筑桩筏基础共同作用分析理论  20-25
    2.2.1 上部结构的分析模式  20-22
    2.2.2 筏板分析模式  22-24
    2.2.3 桩土共同作用分析模式  24-25
  2.3 地基的力学模型  25-30
    2.3.1 线弹性地基模型  26-27
    2.3.2 非线性地基模型  27
    2.3.3 弹塑性地基模型  27-30
3 有限元法相关理论及建模处理  30-42
  3.1 有限元法基本理论  30-37
    3.1.1 概述  30
    3.1.2 有限元法基本原理  30-31
    3.1.3 有限元法分析步骤  31-32
    3.1.4 有限元单元  32-34
    3.1.5 非线性有限元方程的求解方法  34-37
  3.2 有限元软件ANSYS 介绍  37
  3.3 有限元模型建模处理  37-42
    3.3.1 单元类型的确定  37-39
    3.3.2 材料本构模型选择  39-40
    3.3.3 有限元网格划分  40
    3.3.4 ANSYS 求解设置  40-42
4 高层建筑桩筏基础共同作用数值分析  42-62
  4.1 计算模型的建立  42-45
    4.1.1 实体模型介绍  42-43
    4.1.2 有限元模型介绍  43-45
  4.2 桩筏基础共同作用受力与沉降性状分析  45-56
    4.2.1 上部结构刚度的影响  45-47
    4.2.2 地基土弹性模量的影响  47-49
    4.2.3 筏板厚度的影响  49-51
    4.2.4 桩长的影响  51-53
    4.2.5 桩距径比的影响  53-56
  4.3 复合桩基设计分析  56-62
    4.3.1 群桩效应分析  56-57
    4.3.2 承台效应系数分析  57-59
    4.3.3 复合桩基的设计概念  59-62
5 变刚度调平设计分析  62-72
  5.1 引言  62
  5.2 影响差异沉降的因素  62-63
    5.2.1 荷载大小与分布  62-63
    5.2.2 上部结构刚度  63
    5.2.3 地基、桩基条件  63
    5.2.4 共同作用的“场效应”  63
  5.3 变刚度调平设计原理  63-65
    5.3.1 变刚度调平设计原理  63-64
    5.3.2 桩土支承刚度调整方式  64-65
  5.4 计算分析  65-70
    5.4.1 计算模型  65-67
    5.4.2 不同布桩方式的比较  67
    5.4.3 改变不同参数实现“内强外弱”布桩的比较  67-70
    5.4.4 计算分析结论  70
  5.5 变刚度调平设计原则和步骤  70-72
    5.5.1 变刚度调平设计原则  70-71
    5.5.2 变刚度调平设计步骤  71-72
6 桩筏基础共同作用设计在JCCAD 中的实现  72-80
  6.1 引言  72
  6.2 桩筏基础设计中与规范相关问题的处理  72-74
    6.2.1 桩基概念设计  72-74
    6.2.2 桩基沉降计算  74
  6.3 JCCAD 软件介绍  74-75
    6.3.1 JCCAD 在桩基设计中的作用  74
    6.3.2 共同作用设计在JCCAD 中的实现  74-75
  6.4 工程实例分析  75-80
    6.4.1 工程概况  75-76
    6.4.2 基础方案分析  76-77
    6.4.3 计算分析  77-80
7 结论与展望  80-82
  7.1 主要结论  80
  7.2 后续研究工作的展望  80-82
致谢  82-84
参考文献  84-88
附录  88
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  88

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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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