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沉降控制复合桩基设计法的应用及有限元分析研究

作　者: 孙立强
导　师: 闫澍旺
学　校: 天津大学
专　业: 岩土工程
关键词: 复合桩基沉降控制数值模拟经济优势
分类号: TU473.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

在软土地基上,多层建筑或是较大荷载的构筑物采用天然基础方案在很多情况下难以满足地基变形的要求。此时就需要考虑地基处理,我们常会考虑到常规的桩基设计方法,即全部荷载由桩来承担。这样往往会使桩数较多,其工程造价大幅度增加。因此我们就需要探索另一种设计方法,以减少工程造价。鉴于常规复合桩基设计方法只考虑桩的承载作用而忽略了桩间土的承载作用,使实际工程过于安全而造成不必要的经济投入,经过许多人在此领域的探索,通过对软土地基的研究,提出了由容许沉降量确定桩数的复合桩基设计即按沉降量控制的复合桩基的完整设计法。本文主要介绍了沉降控制复合桩基的概念、以沉降量为控制指标时的设计原理、设计原则和设计步骤。然后利用这种方法对一个工程实例进行了设计,最后将设计结果跟常规方法设计进行了简单的经济比较,显示了一定的经济优势。对沉降控制桩基建立了有限元模型,利用大型通用有限元分析软件ABAQUS对桩基的整个过程进行了非线性有限元分析。分析结果与设计结果比较吻合,表明在有限元软件ABAQUS计算分析下,沉降控制复合桩基的工作过程显示,此设计满足外部荷载的要求和沉降变形的要求,从而数值分析角度上证明了该设计方法的可行性。

全文目录

中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-11
  1.1 概述  6-8
    1.1.1 沉降控制复合桩基的概念  6
    1.1.2 沉降控制复合桩基的优势  6-7
    1.1.3 沉降控制复合桩基应用的意义  7-8
    1.1.4 沉降控制复合桩基在基础设计应用中的优势  8
  1.2 沉降控制复合桩基发展和研究现状  8-9
    1.2.1 沉降控制复合桩基设计法的发展  8-9
    1.2.2 沉降控制复合桩基设计法的研究现状  9
  1.3 本文研究内容  9-11
第二章沉降控制复合桩基设计的原理  11-20
  2.1 基本原则  11-13
    2.1.1 复合桩基极限承载力的设计原则  12-13
    2.1.2 复合桩基沉降简化计算原则  13
  2.2 设计基本原理  13-14
  2.3 设计方法及步骤  14-17
    2.3.1 选择桩型、桩长和桩身截面  14-15
    2.3.2 承台计算  15-16
    2.3.3 确定桩数  16-17
    2.3.4 验算沉降控制复合桩基的承载力  17
  2.4 常规桩基与沉降控制复合桩基设计原理的比较  17-20
    2.4.1 桩长、桩截面确定方法的不同  18
    2.4.2 桩数确定方法的不同  18-20
第三章单桩承载力的确定  20-26
  3.1 单桩承载力概述  20-21
  3.2 单桩分析  21-23
  3.3 根据单桩的工作状态计算单桩的承载力  23-25
  3.4 结论  25-26
第四章沉降控制复合桩基在工程上的应用  26-31
  4.1 工程概况  26
  4.2 工程分析  26-28
  4.3 工程设计  28-30
    4.3.1 确定桩的截面尺寸和桩长  28
    4.3.2 确定桩数  28-29
    4.3.3 对桩基承载力进行验算  29-30
  4.4 工程结果  30-31
第五章沉降控制复合桩基的非线性有限元分析  31-50
  5.1 有限元法概述  31-32
  5.2 非线性有限元分析的基本理论  32-38
    5.2.1 屈服准则  33-34
    5.2.2 流动法则  34
    5.2.3 硬化法则  34-36
    5.2.4 材料的破坏准则  36-38
  5.3 混凝土和钢筋的本构关系  38-41
  5.4 土体的本构关系  41-44
  5.5 桩基的有限元模型  44-46
    5.5.1 计算模型  44-45
    5.5.2 计算参数的选取  45-46
  5.6 工程设计结果的有限元验证  46-49
    5.6.1 模型竖向位移云图  46-48
    5.6.2 桩基沉降曲线  48-49
  5.7 经济效果分析  49-50
第六章结论和展望  50-52
  6.1 结论  50-51
  6.2 研究建议  51-52
参考文献  52-55
发表论文和科研情况说明  55-56
致谢  56

沉降控制复合桩基设计法的应用及有限元分析研究

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