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高层建筑长短桩复合地基工程性状数值分析

作　者: 杨涛宇
导　师: 葛忻声
学　校: 太原理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 高层建筑长短桩复合地基数值分析上部结构垫层模量短桩桩长
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
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内容摘要

长短桩复合地基因其显著的经济与社会效益而在土木工程领域被广泛推崇。目前长短桩复合地基的作用机理的研究还不深入,所以长短桩复合地基在高层建筑中的应用也比较少。本文利用ANSYS软件对太原市某高层建筑整体进行有限元分析,并得出了以下结论：(1)对比分析现场实测沉降值和有限元计算结果,验证了ANSYS有限元方法分析高层建筑与地基基础共同作用所得到的结果是可信的。并通过反复试算得出算例所需的参数指标。(2)分析了高层建筑上部结构楼层增加对长-短桩复合地基中桩体轴力、桩侧摩阻力、桩顶应力、垫层底面土应力、桩底土应力、桩土应力比、荷载分担比以及桩、土沉降的影响。结果显示桩身轴力及桩侧摩阻力等随上部结构刚度变化而呈非线性变化。上部结构楼层增加时,基底土体应力与桩底土体应力也随之呈非线性增加；同一工况下,筏板边缘土体的应力值比筏板中间土体应力值大；桩土应力比随上部楼层增加而维持在一定范围内；荷载分担比为：长桩保持在50%左右,土体为38%-40%左右,短桩维持在12%左右。(3)研究了长短桩复合地基受力特性随垫层模量变化的变化趋势。分析结果表明：垫层模量增大使长桩桩顶应力集中,而短桩应力以及土应力呈减小趋势。长桩桩侧负摩阻区随垫层模量增大而缩减。垫层模量增加的情况下,荷载分担比的变化趋势为：长桩增大,而短桩和土体则相反。增大垫层模量对减小基础的平均竖向位移有利。(4)研究了长短桩复合地基受力特性随短桩桩长的变化情况。短桩桩长变化对长桩轴力及桩侧摩阻力影响不明显,短桩桩顶应力随其桩长增大而增大。短桩桩长增大时,长、短桩桩土应力比变化趋于平缓；长桩荷载分担比有所减小,维持在46%-50%之间,土体荷载承担比略有上升,在38%-40%之间,短桩荷载分担比也随之有所增加,保持在12%-14%之间。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 长短桩复合地基概念与应用范围  10-12
    1.2.1 长短桩复合地基的概念  10-11
    1.2.2 长短桩复合地基的应用范围  11-12
  1.3 长短桩复合地基及共同作用的研究现状  12-16
    1.3.1 长短桩复合地基研究现状  12-15
    1.3.2 上部结构与地基基础共同作用的研究现状  15-16
  1.4 本文选题意义与研究内容  16-18
    1.4.1 选题意义  16-17
    1.4.2 主要研究内容  17-18
第二章岩土工程中有限元法的应用及ANSYS简介  18-22
  2.1 引言  18
  2.2 有限单元法的基本原理  18
  2.3 有限单元法分析问题的基本步骤  18-19
  2.4 有限元法在岩土工程中的应用  19-21
    2.4.1 总应力法与有效应力法  19-20
    2.4.2 有限元法非线性分析的应用  20
    2.4.3 有限元分析中常见问题的处理  20-21
  2.5 ANSYS程序简介  21-22
第三章工程实例及有限元分析结果验证  22-27
  3.1 工程实例及现场数据分析  22-23
    3.1.1 工程概况  22
    3.1.2 工程地质条件  22-23
    3.1.3 沉降监测值  23
  3.2 ANSYS软件分析  23-24
    3.2.1 基本假定  23
    3.2.2 确定分析模型  23-24
    3.2.3 确定相关参数  24
  3.3 对比计算结果与监测值  24-26
  3.4 本章小结  26-27
第四章高层建筑刚度变化对长短桩复合地基性状的影响分析  27-47
  4.1 算例设计  27
  4.2 上部刚度变化对长短桩复合地基性状的影响  27-46
    4.2.1 桩身轴力随上部结构刚度的变化  27-28
    4.2.2 土体应力随上部刚度变化的变化  28-34
    4.2.3 桩侧摩阻力随上部刚度的变化  34-38
    4.2.4 桩顶应力随上部刚度的变化  38-40
    4.2.5 桩土应力比与荷载分担比随上部刚度的变化  40-42
    4.2.6 桩土沉降随上部刚度的变化  42-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章垫层模量变化对长短桩复合地基影响的分析  47-71
  5.1 算例设计  47
  5.2 垫层模量变化对长短桩复合地基工程性状的影响  47-70
    5.2.1 垫层模量对桩身轴力的影响  47-52
    5.2.2 垫层模量变化对桩侧摩阻力的影响  52-57
    5.2.3 垫层模量的变化对土体应力的影响  57-61
    5.2.4 垫层模量变化对桩顶应力的影响  61-64
    5.2.5 垫层模量变化对桩土应力比与荷载分担比的影响  64-66
    5.2.6 垫层模量变化对沉降特性的影响  66-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章短桩桩长变化对长短桩复合地基工程性状的影响  71-86
  6.1 算例设计  71
  6.2 短桩桩长变化对长短桩复合地基性状的影响  71-85
    6.2.1 短桩桩长变化对长桩桩身轴力的影响  71-73
    6.2.2 短桩桩长变化对长桩桩侧摩阻力的影响  73-75
    6.2.3 短桩桩长变化对桩顶应力分布的影响  75-78
    6.2.4 短桩桩长变化对桩土应力比与荷载分担比的影响  78-81
    6.2.5 短桩桩长变化对沉降特性的影响  81-85
  6.3 本章小结  85-86
第七章结论与展望  86-88
  7.1 本文结论  86
  7.2 后续工作的展望  86-88
参考文献  88-91
致谢  91-92
攻读学位期间发表的学术论文  92

高层建筑长短桩复合地基工程性状数值分析

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