带褥垫层桩土复合地基共同作用的分析及工程应用

论文摘要

本文阐述了褥垫层的作用机理,通过设置褥垫层,使桩和桩间土之间的应力分别达到调节和平衡,减少了基底的应力集中,并为充分利用桩间土的潜力,节省工程造价提供了有利手段。并提出垫层模量和厚度存在一个最佳值范围。分析了设置褥垫层复合地基承载力设计模式,比较了当前常用的承载力估算公式,并对牛志荣等改进的承载力估算公式中单桩承载力标准值Ra的修正系数k ,以及桩间土强度提高系数α的取值问题进行了讨论,使该公式更符合工程设计要求。分析了褥垫层复合地基沉降计算的现状,比较了各种沉降计算方法及其适用性,认为复合模量法的计算假设合理,计算精度高,具有更好的适用性。并推导了复合模量与地基承载力特征值的关系,复合地基沉降计算的经验公式,并对该公式中的复合模量修正系数k i选取作了说明。通过建立合理的复合地基数值模型,对单桩竖向荷载作用下刚性桩复合地基的工作性状及沉降计算作了较深入的研究,得出结论:单桩竖向荷载下,桩土应力比、垫层厚度、垫层模量、桩长径比、桩土模量比及置换率均有一定的规律;最后结合研究成果提出了合理的计算用复合模量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 复合地基的基本概念
• 1.2 复合地基的研究现状
• 1.2.1 复合地基的发展
• 1.2.2 复合地基的作用机理和破坏形式
• 1.3 本文的目的和意义
• 2 复合地基褥垫层的作用机理
• 2.1 形成复合地基的条件
• 2.1.1 中高粘结强度桩
• 2.1.2 散体桩和低粘结强度桩
• 2.2 褥垫层技术
• 2.2.1 褥垫层的作用
• 2.2.2 褥垫层的合理厚度
• 2.3 褥垫层的作用机理
• 2.3.1 桩土竖向变形协调方程
• 2.3.2 桩及桩侧土的应力和变形
• 2.4 算例与分析
• 2.4.1 垫层厚度对桩及桩周土荷载传递规律的影响
• 2.4.2 垫层厚度对复合地基性状的影响
• 2.4.3 褥垫层压缩模量对复合地基性状的影响
• 2.5 本章小结
• 3 复合地基承载力的计算研究
• 3.1 刚性桩复合地基设计思想
• 3.2 复合地基承载力设计模式
• 3.2.1 面积比公式
• 3.2.2 应力比公式
• 3.2.3 面积比公式与应力比公式的比较
• 3.3 复合地基承载力计算方法
• 3.3.1 复合地基承载力计算公式
• 3.3.2 规范计算公式
• 3.3.3 刚性桩复合地基承载力计算公式的探讨
• 3.4 本章小结
• 4 复合地基的变形研究
• 4.1 刚性桩复合地基变形研究现状
• 4.1.1 解析法
• 4.1.2 数值解法
• 4.1.3 复合地基变形计算经验公式
• 4.2 复合地基沉降计算经验公式的探讨
• 4.3 带褥垫层桩土复合地基变形计算
• 4.4 刚性桩复合地基的设计.
• 4.5 工程实例
• 4.6 本章小结
• 5 复合地基单桩受力有限元分析
• 5.1 概述
• 5.2 有限元分析的计算条件
• 5.3 有限元分析模型
• 5.3.1 建立计算方程的单元模式及其插值函数
• 5.3.2 利用虚位移原理建立有限元方程
• 5.3.3 复合地基有限元分析模型
• 5.3.4 有限元法求解
• 5.4 有限元计算模型
• 5.5 计算结果分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.2 进一步的研究与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录