基于杭州市岩土工程数字化系统（虚拟场地）的桩基承载力分析

论文摘要

随着经济的发展,我国城市高层,超高层建筑将进入蓬勃发展的新时期,随之桩基工程也就进入繁忙时期。而在实际工程中,地下空间之复杂,桩基工程费用之昂贵,桩基静载荷试验之困难,所需工程地质资料信息之多,给桩基设计工作带来了极大的难度。本论文的成果是基于杭州市岩土工程数字化系统的桩基承载力确定一体化设计,能够实现土层信息的预测,并应用这些信息来数值模拟单桩静载荷试验得到的Q～S曲线,从而解决这些问题。学科计算机技术、理论与实验已构成今天每项学科的三大支柱。理论是学科发展的根本指导;实验,特别是可重复的实验是理论正确与否的根本验证,而计算机技术是理论走向应用的最基本途径。岩土工程数字化系统不仅提供了丰富数据资料,而且使我们能够在海量信息中根据设置的方式去寻取或分析所需的数据。这些从形成数字化系统上得出的数据经优化综合分析后就是某个岩土工程设计的数据依据。再在该平台集成岩土工程设计模块,把数据直接传输给岩土工程设计模块,通过设计模块自动的、交互的解决设计问题,这样的虚拟设计模式能够给岩土工程设计工作带来巨大的便利。也是本论文的思路所在。本论文完善了浙江工业大学防护减灾研究所开发的杭州市岩土工程数字化系统。利用地理信息系统强大的数据采集、管理能力和空间查询、分析能力,解决了传统岩土工程勘察由于勘察数据内容上的复杂性和形式上的多样性而在数据处理上无能为力的状况,而且利用地理信息系统强大的可视化操作能力为岩土工程勘察提供了一个可视化的操作平台;利用地质统计学和相关距离的基本理论,并结合文章中收集到的大量杭州市岩土工程地质勘察资料对杭州市典型地层物理力学性质指标进行了统计计算,实现了岩土工程数字化系统中土层物性指标的数字化。通过地理信息系统在岩土工程经常使用到的功能,以及实现这些功能相应的地质统计和计算机几何图形学的算法理论,调用地层信息计算荷载传递参数,实现了用修正的荷载传递法,借助Visual Basic语言编程,数值模拟单桩Q～S曲线,应用双曲线法得到单桩极限承载力的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 岩土工程数字化系统与虚拟场地桩基极限承载力确定的意义
• 1.2 岩土工程虚拟场地上一体化设计的研究现状
• 1.2.1 岩土工程虚拟场地上的一体化及其组成
• 1.2.2 国内外岩土工程虚拟场地上一体化的研究现状
• 1.3 桩基础设计的研究现状
• 1.3.1 桩基础的历史和发展
• 1.3.2 桩基础的适用性
• 1.3.3 桩基础的设计原则和设计步骤
• 1.3.4 桩基承载力计算方法的研究现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 岩土工程数字化系统的建设和发展
• 2.1 地理信息系统概述
• 2.1.1 地理信息系统的发展历程
• 2.1.2 地理信息系统的功能和应用
• 2.2 地理信息系统与岩土工程的结合
• 2.2.1 岩土工程数据库
• 2.2.2 岩土工程数据库模型和结构的设计
• 2.3 基于岩土工程数据库的地理信息系统平台主要功能
• 第三章 岩土工程地质模型的建立
• 3.1 岩土工程地质建模技术
• 3.1.1 图示模型法
• 3.1.2 数学模型法
• 3.2 岩土工程地质模型的几项关键技术
• 3.2.1 空间数据插值
• 3.2.2 岩土工程勘察参数的数据结构设计
• 3.2.3 地层的处理与模拟
• 第四章 单桩荷载沉降曲线的拟合研究
• 4.1 荷载传递函数法
• 4.1.1 单桩的荷载传递机理
• 4.1.2 荷载传递函数的选取
• 4.1.3 模型的建立和修正
• 4.2 桩身荷载传递微分方程及迭代模型的建立
• 4.3 单桩荷载和沉降关系的迭代计算方法
• 4.4 荷载传递参数a和b的确定
• u的确定'>4.4.1 f_u的确定
• 0的确定'>4.4.2 G₀的确定
• b和b_b'>4.4.3 桩端的荷载传递参数a_b和b_b
• 4.5 程序的编制
• 4.6 双曲线荷载传递函数法迭代模型实例验证
• 4.7 本章小结
• 第五章 单桩极限承载力的确定
• 5.1 单桩极限承载力的计算方法和选择
• 5.1.1 按材料强度确定单桩极限承载力
• 5.1.2 静力触探指标估算法
• 5.1.3 标准贯入试验确定单桩极限承载力
• 5.1.4 经验公式法
• 5.1.5 静载荷试验确定
• 5.1.6 单桩极限承载力计算方法的选择
• 5.2 从Q～S曲线外推法求单桩极限承载力
• 5.2.1 作图法
• 5.2.2 灰色预测法
• 5.2.3 双曲线法
• 5.2.4 外推预测法的比较
• 5.3 单桩极限承载力的影响因素和计算方法的发展趋势以及选用
• 5.3.1 单桩极限承载力的影响因素和计算方法的发展趋势
• 5.3.2 用双曲线法推算桩的极限承载力
• 5.4 本章小结
• 第六章 杭州市岩土工程数字化与桩基极限承载力的一体化系统
• 6.1 岩土工程数字化系统的构成分析与设计
• 6.1.1 系统总体设计
• 6.1.2 系统功能设计
• 6.1.3 用户界面设计
• 6.1.4 平台界面与功能简介
• 6.1.5 虚拟场地平台发展
• 6.2 岩土工程地质模型实现与在桩基极限承载力确定的应用
• 6.2.1 岩土工程地质模型定义
• 6.2.2 岩土工程勘察地质模型实现方法
• 6.2.3 虚拟钻孔的生成
• 6.2.4 基于岩土工程数字化系统的桩基极限承载力确定
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 本文主要结论
• 7.2 进一步建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和参与的科技项目