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高层建筑上部结构—桩筏基础—地基共同作用的有限元分析

作　者: 李园辉
导　师: 王春华
学　校: 西南交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 共同作用桩筏基础分层地基有限元分析
分类号: TU435
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 236次
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内容摘要

桩筏板基础是一种常用的基础形式。由于实际建筑物都是由上部结构、基础和地基组成的完整系统,三者之间是相互影响共同作用的,在这个完整系统中三者的受力和变形是相互制约的。对共同作用的影响做出分析,有助于使桩筏基础和上部结构的计算更符合实际情况,使实际工程设计更好的兼顾安全与经济。本文以某高层建筑共同作用的研究为算例,利用SAP2000程序建立三维分析模型,采用分层地基模型模拟地基土,引入缝(只压)连接单元,把上部结构、桩筏基础、地基作为一个整体进行共同作用分析。分析了在SAP2000中分别采用薄厚板单元计算矩形方板在均布荷载作用下的中点挠度,并分别与精确的解析解进行比较,认为在筏板较厚且厚跨比较大时采用厚板单元计算分析较为合理。探讨分析了共同作用分析模型在水平地震作用和无水平地震作用下的上部结构、桩筏基础受力和变形的差异。比较分析了上部结构的内力在常规设计方法和共同作用分析方法下的差别。分析上部结构内力、桩筏基础的沉降、桩项反力的分布、筏板的内力以及筏板荷载分担比随上部结构层数、筏板厚度、桩长、桩间距及地基刚度改变的变化规律,探讨其共同作用机理,以期获得一些可供实际工程设计参考和借鉴的有益结论。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
目录  8-10
第1章绪论  10-19
  1.1 问题的提出及研究意义  10-12
    1.1.1 问题的提出  10-11
    1.1.2 研究意义  11-12
  1.2 上部结构、基础与地基共同作用分析方法的发展  12-13
  1.3 国内外共同作用研究现状  13-18
    1.3.1 上部结构、基础与地基共同作用的研究现状  13-15
    1.3.2 桩筏基础分析方法的研究现状  15-18
  1.4 本文的主要工作  18-19
第2章上部结构、桩筏基础与地基共同作用理论  19-39
  2.1 共同作用分析的基本概念  19
  2.2 共同作用的机理分析  19-21
    2.2.1 上部结构刚度的影响  20
    2.2.2 基础刚度的影响  20
    2.2.3 地基刚度的影响  20-21
  2.3 共同作用的分析方法  21-23
    2.3.1 实测研究  21-22
    2.3.2 模型试验  22
    2.3.3 理论分析  22-23
  2.4 桩筏基础共同作用分析方法  23-39
    2.4.1 共同作用的基本方程  24
    2.4.2 上部结构子结构分析方法  24-27
    2.4.3 筏板分析模式  27-34
    2.4.4 桩土共同作用分析方法  34-39
第3章地基模型及SAP2000软件简介  39-51
  3.1 地基的力学模型  39-43
    3.1.1 线弹性地基模型  39-42
    3.1.2 非线弹性地基模型  42-43
    3.1.3 弹塑性地基模型  43
  3.2 分层地基模型的参数确定  43-47
  3.3 SAP2000软件简介  47-50
    3.3.1 SAP2000软件概述  47
    3.3.2 SAP2000单元类型  47-49
    3.3.3 共同作用模型单元类型的选取  49-50
  3.4 本章小结  50-51
第4章工程算例分析  51-82
  4.1 算例介绍  51-54
  4.2 共同作用对上部结构的影响分析  54-58
  4.3 共同作用对桩筏基础的影响分析  58-61
  4.4 上部结构刚度对桩筏基础的影响分析  61-66
  4.5 筏板刚度对共同作用的影响分析  66-69
    4.5.1 筏板刚度变化对上部结构的影响  66-67
    4.5.2 筏板刚度变化对桩筏基础的影响  67-69
  4.6 桩长变化对共同作用的影响分析  69-73
    4.6.1 桩长变化对上部结构的影响  69-70
    4.6.2 桩长变化对桩筏基础的影响  70-73
  4.7 桩间距对共同作用的影响分析  73-76
    4.7.1 桩间距变化对上部结构的影响  73
    4.7.2 桩间距变化对桩筏基础的影响  73-76
  4.8 地基刚度对共同作用的影响分析  76-79
    4.8.1 地基刚度对上部结构的影响  76-77
    4.8.2 地基刚度对桩筏基础的影响  77-79
  4.9 本章小结  79-82
第5章结论  82-84
  5.1 主要结论  82-83
  5.2 展望  83-84
参考文献  84-87
致谢  87-88
攻读硕士学位期间发表的学术论文  88

高层建筑上部结构—桩筏基础—地基共同作用的有限元分析

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