长短桩组合桩基础相互作用模拟与分析

论文摘要

由于桩筏基础在提供承载力和控制变形方面的卓越表现,使其越来越成为高层建筑首选的基础形式。在桩筏基础设计时会遇到这样的问题,地基土中存在着两层或者更多的持力层,如选用浅层持力层承载力可以满足要求但是变形较大,如选用深层持力层则费用较高施工难度较大。面对此情况有人提出了长短桩的设计思想亦即:用部分长桩来控制变形并提供承载力,短桩提供承载力的设计思想。此种基础在实践中已经有所应用,但是关于长短桩基础的工作机理的研究还并不成熟,本课题正是在此种情况下提出的。据此本文主要做了以下工作:(1)对桩筏基础及长短桩的研究现状做了一个总结。(2)介绍了几种常用的地基模型,并结合布西奈斯克解推导了分层地基模型的柔度矩阵。(3)对剪切位移法的单桩计算理论作了修正,用剪切位移法推导了均质土体和层状土体中桩和桩的的相互作用,并对其相互作用系数进行了分析,从而得出了桩土体系的柔度矩阵。(4)简要介绍了薄板理论,并利用矩形单元对板做了有限元分析,求得了筏板的刚度矩阵。(5)根据上述理论编制了计算程序,对长短桩桩筏基础的工作特性做了比较详细的分析。(6)最后结合一个工程实例,进一步了解长短桩基础的工作性状并对本程序的正确性进行了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的提出
• 1.3 桩在沉降控制和刚度调平两个方面研究的基本情况
• 1.4 关于现在群桩沉降计算理论的简单介绍
• 1.5 长短桩复合地基与长短桩桩基础的区别与研究现状
• 1.6 本文的主要工作
• 第二章 地基模型的选用及其柔度矩阵推导
• 2.1 引言
• 2.2 常用线弹性地基模型的介绍
• 2.2.1 文克勒地基模型
• 2.2.2 弹性半空间地基模型
• 2.2.3 分层地基模型
• 2.3 分层地基模型柔度矩阵的推导
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 布西奈斯克课题简介
• 2.3.3 分层地基模型柔度矩阵的推导
• 2.4 本章小结
• 第三章 桩土共同作用分析及桩土体系柔度矩阵的建立
• 3.1 引言
• 3.2 现行单桩计算方法的简单介绍
• 3.2.1 荷载传递法
• 3.2.2 弹性理论法
• 3.2.3 有限单元法
• 3.2.4 剪切位移法
• 3.3 层状土体中单桩的计算
• 3.4 三个工程实例
• 3.4.1 工程实例一
• 3.4.2 工程实例二
• 3.4.3 工程实例三
• 3.5 桩与桩相互作用的推导
• 3.5.1 引言
• 3.5.2 Poulos法相互作用系数的推导
• 3.5.3 剪切位移法相互作用系数的推导
• 3.5.3.1 均质土中桩-桩相互作用分析
• 3.5.3.2 与poulos方法的比较
• 3.5.3.3 均质土中桩-桩相互作用系数特性分析
• 3.5.4 层状地基中桩与桩的相互作用
• 3.5.4.1 相互作用的变换矩矩阵
• 3.5.4.2 分层土中桩的相互作用柔度系数
• 3.6 不等长桩的相互作用分析
• 3.7 桩与土，土与桩的相互作用分析
• 3.7.1 桩身轴力
• 3.7.2 桩土界面的摩阻力
• 3.8 本章小结
• 第四章 筏板分析及其刚度矩阵的推导
• 4.1 引言
• 4.2 薄板理论
• 4.3 薄板的有限元分析
• 4.3.1 板单元的形函数
• 4.3.2 单元刚度矩阵的简化
• 4.4 板单元的荷载列阵
• 4.5 桩-土-筏板的共同作用的耦合分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 长短桩桩筏基础工作性状分析
• 5.1 引言
• 5.2 长短桩基础的沉降特性分析
• 5.2.1 三种基础形式沉降特性的比较
• 5.2.2 桩间距对长短桩基础的沉降特性的影响
• 5.2.3 短桩持力层强度对长短桩基础沉降特性的影响
• 5.2.4 长桩持力层强度对长短桩基础沉降特性的影响
• 5.2.5 筏板厚度对长短桩基础沉降特性的影响
• 5.3 长短桩基础轴力特性分析
• 5.3.1 三种基础形式轴力特性的比较
• 5.3.2 桩间距对长短桩轴力的影响
• 5.3.3 短桩持力层的对桩身轴力的影响
• 5.3.4 长桩持力层对桩身轴力的影响
• 5.3.5 筏板的厚度对桩身轴力的影响
• 5.4 长短桩基础的桩侧摩阻力特性
• 5.4.1 三种基础形式桩侧摩阻力的比较
• 5.4.2 桩间距对长短桩桩侧阻力的影响
• 5.4.3 短桩持力层的对桩侧摩阻力的影响
• 5.4.4 长桩持力层对桩侧阻力的影响
• 5.4.5 筏板的厚度对桩身轴力的影响
• 5.5 长短桩基础的荷载分担特性
• 5.5.1 桩间距对长短桩基础的荷载分担特性的影响
• 5.5.2 短桩持力层对桩土荷载分担特性的影响
• 5.5.3 长桩持力层模量对荷载分担特性的影响
• 5.5.4 筏板的厚度对荷载分担特性的影响
• 5.5.5 混凝土模量的对荷载分担特性的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 长短桩桩筏基础工程实例分析
• 6.1 引言
• 6.2 工程实例分析
• 6.2.1 工程概况
• 6.2.2 地质资料
• 6.2.3 试验检测点的布置及实测结果
• 6.2.4 与理论分析的比较
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 引言
• 7.2 本文的主要结论
• 7.3 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历 在读期间发表的学术论文和研究成果