复合地基静动力特性研究

论文题目: 复合地基静动力特性研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 结构工程

作者: 刘丽萍

导师: 黄义

关键词: 复合地基,相互作用,半解析,沉降计算,动力特性

文献来源: 西安建筑科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 采用复合地基加固技术处理软弱地基可以提高软弱地基承载力,减小沉降量,具有良好的经济效益和社会效益。对于建于深厚软土地基上的建筑物,相比承载力而言沉降控制更为工程人员所关注。众所周知,深厚软土地区建筑工程事故不少是由于沉降过大,特别是不均匀沉降过大引起的。现有地基沉降计算方法,一般不考虑基础刚度,但实际上基础自身刚度对地基的沉降有很大影响,不容忽视。另外,随着复合地基在抗震地区以及在动力设备地基处理中的广泛应用,开展基础与复合地基的动力相互作用的研究也显得尤为迫切。本文针对复合地基的研究现状,进行了以下研究工作: 1.较为系统地阐述复合地基的概念、分类及研究现状;对现有的复合地基沉降计算方法进行了总结,对其优点及不足进行分析;总结了地基基础静、动力相互作用研究现状;系统的阐述半解析数值方法的特点、分类、理论基础及工程应用和发展概况。 2.首次提出复合地基横观各向同性本构模型。根据土体中桩体的置入使得土体的变形特征发生改变,其竖向抗变形能力明显提高的特点,假设桩体为弥散在土体当中的竖向纤维,将复合土看成是由一种局部横观各向同性材料,推导了横观各向同性材料的材料常数表达式,并研究了增强体和基体的弹性常数的确定问题。只要合理确定材料参数,采用横观各向同性模型来模拟复合地基变形更符合实际。 3.利用半解析方法的模拟无限域及快速收敛的优点,建立复合地基半解析的沉降计算和基础-复合地基静动力半解析分析方法。土体采用层单元,层单元沿水平两个方向解析,垂直方向上用多项式插值,基础采用板单元。为模拟土体无限域影响,在复合体加固范围内及其下卧层外接无限延伸水平层单元,并分区构造位移函数,以模拟荷载作用下地基沉降具有沿水平方向衰减的特性。 4.较全面研究了复合地基设计参数对地基变形特征的影响。通过改变复合地基置换率、加固深度和桩土模量比,研究复合地基的加固效果。计算结果表明,桩土模量比较大时（Ep/E0>500）,可忽略加固区压缩变形量;通过桩土模量比、置换率和加固深度变化的对比来看,为减小复合地基沉降,增加加固深度往往效果更明显,因此,在以控制

论文目录:

1 绪论

1.1 复合地基基本概念

1.1.1 复合地基的分类

1.1.2 复合地基的置换率和复合模量

1.2 复合地基的研究现状

1.2.1 复合地基的沉降计算

1.2.2 复合地基按沉降控制设计方法

1.2.3 复合地基动力特性研究

1.3 结构与地基相互作用分析的基本理论和发展概况

1.3.1 结构与地基静力相互作用

1.3.2 结构-地基动力相互作用

1.3.3 结构-基础-复合地基相互作用

1.4 半解析数值方法

1.4.1 半解析方法分类

1.4.2 半解析数值方法特点

1.4.3 半解析方法的理论基础

1.4.4 半解析解函数的构成

1.4.5 半解析方法的工程应用及发展概况

1.5 本文的主要工作及思路

1.5.1 本文的主要工作

1.5.2 半解析单元法基本思路

2 复合地基本构模型的建立及参数确定

2.1 复合土体本构模型

2.2 模型参数

2.2.1 z向变形模量E_3

2.2.2 水平向变形模量E_1(=E_2)

2.2.3 剪切模量G_(13)(=G_(23))

2.2.4 泊松比v_(12)和v_(13)

2.3 桩体和土体变形模量及泊松比确定

2.3.1 固化材料桩体模量的确定

2.3.2 散体材料桩体变形模量的确定

2.3.3 土体变形模量与泊松比的确定

3 复合地基沉降分析与计算

3.1 计算模型

3.2 基本算式

3.3 程序框图

3.4 程序验证及级数项的收敛性

3.5 压缩层计算深度的确定

3.6 复合地基沉降影响因素分析

3.6.1 不同置换率的影响

3.6.2 加固深度对加固效果的影响分析

3.6.3 桩土模量比对加固效果的影响分析

3.6.4 有限处理范围的复合地基与双层地基的比较

3.6.5 下卧层刚度对复合地基沉降影响

3.7 小结

4 基础板与复合地基的静力相互作用分析

4.1 计算模型

4.2 基本算式

4.3 程序框图

4.4 均布荷载作用下复合地基上基础板分析

4.4.1 基础相对刚度的影响

4.4.2 不同桩体置换率对基础沉降的影响

4.4.3 桩土模量比对基础板变形的影响分析

4.4.4 复合地基加固深度对基础板沉降的影响分析

4.5 小结

5 复合地基与基础板的动力相互作用分析

5.1 计算模型

5.2 程序框图

5.3 板与地基的动力相互作用分析

5.3.1 基础相对刚度对板-地基相互作用系统动力特性的影响

5.3.2 覆盖土层厚度对系统频率的影响

5.3.3 级数的收敛性

5.3.4 基础谐振反应

5.4 复合地基参数变化对自由板—地基系统自振特性的影响

5.4.1 复合地基加固深度的影响

5.4.2 复合地基置换率的影响

5.4.3 复合地基桩土模量比的影响

5.5 小结

6 结束语

6.1 本文工作总结

6.2 进一步工作的设想

参考文献

致谢

附录：攻读博士学位期间发表的论文

发布时间: 2006-07-20

参考文献

[1].超高填方及其上部建筑物基础变形控制研究[D]. 刘小文.武汉大学2004
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[4].柔性基础复合地基性状研究[D]. 冯瑞玲.长安大学2003
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[6].复合地基固结性状研究[D]. 邢皓枫.浙江大学2005
[7].复合地基理论及工程应用研究[D]. 王宁伟.中国地震局工程力学研究所2006
[8].复合地基桩土承载力发挥系数的研究[D]. 王明山.中国建筑科学研究院2005
[9].复合地基优化的理论与措施研究[D]. 张爱军.西安理工大学2007
[10].考虑水泥土峰值后软化特性复合地基性能研究[D]. 周敏锋.哈尔滨工业大学2007

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