复合地基理论及工程应用研究

论文摘要

复合地基的理论与应用是目前土木工程中比较活跃的研究领域。近十多年来,复合地基技术得到了较大的发展。由于复合地基中设置的增强体不同,因此,各类复合地基的承载机理也不完全相同。本文对于碎石桩复合地基和刚性桩复合地基的承载特性、设计方法及工程应用等进行了较系统的研究。1.综述了复合地基的发展和研究现状,指出了复合地基存在的主要问题。2.对现有散体材料桩复合地基极限承载力计算、沉降计算方法进行了总结,并讨论了散体材料桩复合地基设计的一般方法。3.在作者大量的工程实践的基础上,建立了碎石桩复合地基的抗液化评价和承载能力评价的工程方法。在利用瑞利波速度评价天然地基液化判别的基础上综合考虑碎石桩体的应力集中作用和桩体的排水作用,给出了碎石桩复合地基在不同抗震设防烈度下的液化判别的方法;建立了以工程中常用的动触试验、瑞利波法评价碎石桩桩体质量的方法;给出了复合地基承载力、桩土应力比、变形模量的工程计算方法,并与传统的静载试验方法进行了对比,能够较充分地满足工程的需要。4.讨论了刚性桩复合地基的设计原理、设计思想。通过作者对CFG单桩复合地基的现场静载试验得到了桩土应力比、桩土荷载分担比的变化规律;对刚性桩复合地基褥垫层的作用机理进行了分析,并建议工程中设置褥垫层的合理厚度。5.用FLAC3D有限差分程序建立单桩复合地基数值分析模型,分别研究了桩间土模量、桩端土模量、垫层厚度、垫层模量、桩长、置换率及桩体弹性模量对CFG桩复合地基沉降、桩端沉降、垫层压缩量及桩土应力比的影响,对于复合地基工程设计和施工具有指导意义。6.利用广义平面应力问题的轴对称解答,分别考虑垫层侧限和土体侧限状态,推导出桩顶处垫层压缩量的计算方法。应用Boussinesq解及拉压模量不同的弹性理论解,假定侧摩阻力与桩土相对位移为理想弹塑性关系,进一步推导出一种新的考虑桩-土-垫层相互作用的刚性桩复合地基沉降计算的修正不同模量法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 研究进展与回顾
• 1.2.1 复合地基的分类
• 1.2.2 复合地基适用范围
• 1.2.3 复合地基基本原理
• 1.2.4 复合地基工程技术的发展
• 1.3 论文主要内容及安排
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 创新性工作
• 第2章 碎石桩复合地基的理论计算
• 2.1 概述
• 2.2 碎石桩极限承载力计算
• 2.3 碎石桩桩体承载力计算方法的比较
• 2.4 碎石桩复合地基承载力计算
• 2.5 碎石桩复合地基沉降计算方法
• 2.5.1 下卧层沉降量的计算
• 2.5.2 加固区沉降量计算
• 2.5.3 复合地基沉降计算方法的比较
• 2.6 小结
• 第3章 碎石桩复合地基综合评价
• 3.1 引言
• 3.2 天然地基液化的判别
• 3.2.1 剪切波速法判别砂土液化
• 3.2.2 美国国家地震工程研究中心（NCEER）砂土液化判别法
• 3.2.3 《建筑抗震设计规范》[44]G850011-2001 方法
• 3.2.4 瑞利波速度液化判别法
• 3.3 碎石桩复合地基的液化判别
• 3.3.1 碎石桩应力集中作用
• 3.3.2 碎石桩复合地基排水作用
• 3.3.3 碎石桩复合地基液化判别
• 3.4 碎石桩复合地基承载力评价
• 3.4.1 复合地基静载荷试验法
• 3.4.2 碎石桩桩体重型动力触探试验
• 3.4.3 碎石桩桩体的瑞利波法评价
• 3.5 工程实例
• 3.6 小结
• 第4章 CFG 复合地基设计及试验研究
• 4.1 CFG 桩复合地基设计思想
• 4.2 CFG 桩复合地基试验研究
• 4.2.1 场地工程地质条件
• 4.2.2 CFG 桩复合地基
• 4.2.3 单桩复合地基静载荷试验
• 4.3 CFG 桩复合地基承载力的计算方法
• 4.4 CFG 桩复合地基中褥垫层的合理设置
• 4.4.1 刚性桩复合地基中褥垫层的作用
• 4.4.2 刚性桩复合地基褥垫层的合理厚度
• 4.5 复合模量的讨论
• 4.6 CFG 桩复合地基沉降的计算方法
• 4.6.1 规范法
• 4.6.2 改进Geddes 法
• 4.6.3 Es 法
• 4.6.4 数值计算方法
• 4.6.5 CFG 桩复合地基沉降计算存在的主要问题
• 4.7 小结
• 第5章 CFG 桩复合地基的三维弹塑性分析
• 5.1 FLAC3D 的基本原理
• 5.1.1 FLAC3D 增量形式数学表达
• 5.1.2 塑性流动理论增量方程
• 5.2 Mohr-Coulomb 本构模型
• 5.2.1 Hooke 定律的增量形式
• 5.2.2 组合的破坏准则和流动法则
• 5.2.3 塑性修正
• 5.3 单桩CFG 复合地基计算模型
• 5.4 数值计算结果分析
• 5.4.1 桩间土模量的影响
• 5.4.2 桩端土模量的影响
• 5.4.3 垫层厚度的影响
• 5.4.4 垫层模量的影响
• 5.4.5 桩长的影响
• 5.4.6 置换率的影响
• 5.4.7 桩体弹性模量的影响
• 5.5 小结
• 第6章 CFG 桩复合地基沉降计算
• 6.1 概述
• 6.2 刚性桩复合地基的变形模式
• 6.3 竖向应力系数的计算
• 6.3.1 半无限体中集中力的应力解
• 6.3.2 侧摩阻力引起的竖向应力系数
• 6.3.3 桩端阻力引起的竖向应力系数
• 6.3.4 桩间土承担荷载引起的竖向应力系数
• 6.4 垫层压缩量的计算
• 6.4.1 计算模型及基本假设
• 6.4.2 竖向应力的计算
• 6.4.3 土体侧限状态
• 6.4.4 垫层侧限状态
• 6.5 桩端刺入量的计算
• 6.6 刚性桩复合地基沉降计算的修正不同模量法
• 6.6.1 基本假定
• 6.6.2 桩-土-垫层共同作用分析
• 6.6.3 修正不同模量法
• 6.6.4 修正不同模量法的计算程序
• 6.7 复合地基沉降计算实例
• 6.7.1 工程概况
• 6.7.2 沉降计算分析
• 6.8 小结
• 第7章 多桩型复合地基的设计与计算
• 7.1 概述
• 7.2 多桩型复合地基的承载形状
• 7.2.1 长桩作用机理
• 7.2.2 短桩作用机理
• 7.3 多桩型复合地基承载力的计算
• 7.4 复合模量
• 7.5 多桩型复合地基变形计算
• 7.6 工程实例
• 7.7 小结
• 第8章 复合地基抗震问题的初步探讨
• 8.1 概述
• 8.2 水平静荷载作用下CFG 桩复合地基工作性状
• 8.3 地震荷载作用下CFG 桩复合地基工作性状
• 8.3.1 桩基水平抗震的弱点
• 8.3.2 复合地基的减振机理
• 8.4 讨论
• 8.5 小结
• 第9章 结论与展望
• 9.1 结论
• 9.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读博士期间主持及参加的科研项目
• 获得奖励
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢