软粘土中桩土共同作用模型试验与机理研究

论文摘要

为满足高层建筑物和软土地区建筑物对基础的需求，桩筏、桩箱基础得到了广泛的发展和应用，但目前采用共同作用原理设计的桩筏、桩箱基础主要用于地基承载力能满足建筑物荷载要求但沉降量较大的情况，对于诸如软土中承载力不能满足荷载要求的桩土共同作用问题的研究尚显不足。论文通过收集前人资料、模型试验以及理论分析，对软土的工程特性作了归纳和总结，对软土中桩土间的相互作用、荷载分担、荷载传递、土体沉降、变形规律做了研究，并在此基础上探讨了桩土共同作用分析方法在软土地区建筑物设计中的运用。软粘土是指不排水抗剪强度小于50kPa的粘性土，它具有含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透性低、灵敏度高的特点。软粘土的上述特性与其组成物质的颗粒大小、矿物成分以及其独特的微结构密切相关。软粘土的宏观工程特性主要表现为结构性和弹塑性。软粘土中承台、单桩、承台-单桩以及大桩距（6d）承台-双桩、承台-群桩的模型试验结果表明，带台单桩、带台双桩、带台群桩的承载力均有不同程度的提高，且承台在一开始就承担部分上部荷载。由于地基土体同时承受桩的荷载和承台底的附加压力，在相应的荷载水平下，带台桩体系的沉降量比纯承台板的沉降量大，但带台桩体系的p～s曲线变得平缓，表明带台桩体系的破坏不会象纯承台板那样剧烈。由于承台的作用，承台下桩的侧摩阻力首先从桩身的中、下部发挥，桩身上部尤其顶部附近的侧摩阻力分布比较复杂。随着荷载和沉降的增加，桩侧摩阻力和端阻力均有一定程度的提高，但在桩端处，当荷载不大时会出现拉张力。桩与承台的沉降均可引起其周围土体的沉降。桩对桩周土体产生的剪应力在土体内扩散过程中，会引起桩周土体的剪切变形，并在桩周约3． 5d的范围内会形成土的“沉降漏斗”，进而在两桩间构成了土拱、群桩间构成了土壳，从而改变了土体原有的结构。根据桩周土体内应力、应变特性的不同，将桩土间的相互作用进行分区研究。单桩分为桩周剪应力区和桩端张力区，带台单桩体系

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 桩土共同作用
• 1.2 桩土共同作用研究现状
• 1.3 论文研究内容、目的及意义
• 第二章 软粘土的工程特性
• 2.1 组成
• 2.1.1 液相和气相
• 2.1.2 固相
• 2.2 微结构
• 2.3 结构性
• 2.4 物理力学特性
• 2.5 弹塑性
• 2.6 小结
• 第三章 桩-土共同作用模型试验研究
• 3.1 相似原理
• 3.1.1 相似原理
• 3.1.2 试验相似常数
• 3.2 试验目的与方法
• 3.2.1 试验目的
• 3.2.2 试验方案
• 3.2.3 仪器设备
• 3.2.4 试验过程
• 3.2.5 误差分析
• 3.2.6 数据处理
• 3.3 单桩模型试验
• 3.3.1 承台板静载试验
• 3.3.2 单桩模型试验
• 3.3.3 承台-单桩模型试验
• 3.3.4 承台板、单桩和带台单桩试验结果比较
• 3.4 承台-双桩模型试验
• 3.4.1 沉降规律
• 3.4.2 荷载分担
• 3.4.3 桩身轴力与桩侧摩阻力
• 3.4.4 板外土体沉降特性
• 3.4.5 桩间土体沉降特性
• 3.5 承台-四桩模型试验
• 3.5.1 沉降规律
• 3.5.2 荷载分担
• 3.5.3 桩身轴力与桩侧摩阻力
• 3.5.4 板外土体沉降特性
• 3.5.5 桩间土体沉降特性
• 3.6 承台-九桩模型试验
• 3.6.1 沉降规律
• 3.6.2 荷载分担
• 3.6.3 桩身轴力与桩侧摩阻力
• 3.6.4 板外土体沉降特性
• 3.6.5 桩间土体沉降特性
• 3.7 小结
• 第四章 单桩-土相互作用研究
• 4.1 单桩荷载传递分析法
• 4.2 单桩承载性能研究
• 4.2.1 桩土荷载传递
• 4.2.2 剪应力区
• 4.2.3 张应力区
• 4.3 承台-单桩共同作用研究
• 4.3.1 复合应力区
• 4.3.2 剪应力区
• 4.3.3 张应力区
• 4.4 小节
• 第五章 群桩-土共同作用机理研究
• 5.1 概述
• 5.2 群桩荷载传递分析法
• 5.3 承台-双桩共同作用研究
• 5.3.1 压缩区
• 5.3.2 拱效应区
• 5.3.3 剪应力区
• 5.3.4 张应力区
• 5.4 承台-群桩共同作用研究
• 5.4.1 压缩区
• 5.4.2 壳效应区
• 5.4.3 剪应力区
• 5.4.4 张应力区
• 5.5 小结
• 第六章 工程应用研究
• 6.1 概述
• 6.2 桩筏基础
• 6.3 加层分析
• 6.4 抽桩分析
• 6.5 基础改型
• 6.6 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文