穿越新近沉积土层的CFG桩复合地基工作机理

论文摘要

CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基技术施工速度快,工期短,质量容易控制,工程造价低,目前已成为北京及其周边地区应用最普遍的地基处理技术之一。本文在对CFG桩—土—垫层相互作用进行分析的基础上,从理论上建立了CFG桩复合地基桩土应力比的求解公式及适合CFG桩复合地基的加固区沉降计算公式。运用fortran 9.1编写了工程中常用的邓肯张本构模型umat,并对模型进行了验证,和三轴实验得出曲线拟合很好。在对CFG单桩复合地基工作机理详细分析的基础上,用有限元软件ABAQUS建立了CFG桩复合地基模型,对其工作机理进行更深入的研究。先用工程实例验证了模型的正确性,在建立有限元模型时,考虑了桩、土、褥垫层之间的接触作用,在进行大量的计算和分析的基础上,探讨了桩土荷载的传递机理,分析了CFG桩复合地基桩侧摩阻力的分布规律,研究了褥垫层厚度和模量,桩长等影响因素对复合地基p-s曲线、桩身应力、变形及、桩侧土变形及桩侧摩阻力的影响,从而得出适合邯郸穿越新近沉积土层的CFG桩复合地基工作机理的有关规律,并对这些规律进行了分析和总结,为邯郸地区CFG桩复合地基的设计提供一些参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 复合地基概述
• 1.1.1 复合地基定义及分类
• 1.1.2 复合地基的发展情况
• 1.2 CFG桩复合地基
• 1.2.1 CFG桩复合地基的发展史及研究现状
• 1.2.2 CFG桩复合地基的工程特性
• 1.3 CFG桩侧摩阻力的分布情况研究
• 1.4 课题的研究内容及预期成果
• 1.5 拟采取的研究方法和技术路线
• 1.5.1 理论分析
• 1.5.2 计算方法
• 1.5.3 研究步骤
• 1.5.4 可行性分析
• 第2章 CFG桩复合地基作用机理
• 2.1 复合地基的基本概念
• 2.2 CFG桩复合地基效应
• 2.2.1 桩体作用
• 2.2.2 挤密、振密作用
• 2.2.3 排水加速固结作用
• 2.2.4 减载作用
• 2.2.5 桩对土的约束作用
• 2.3 褥垫层技术
• 2.3.1 保证桩、土共同承担荷载
• 2.3.2 调整桩与土水平和竖直荷载的分担
• 2.3.3 调整桩、土荷载分担比
• 2.3.4 减小基础底面的应力集中
• 2.4 垂直荷载作用下 CFG桩复合地基承载特性
• 2.4.1 桩、土受力时程曲线
• 2.4.2 桩、土荷载分担
• 2.4.3 桩传递轴力的特征
• 2.5 本章小结
• 第3章 CFG桩复合地基变形研究
• 3.1 CFG桩复合地基的变形模式
• 3.2 CFG桩复合地基变形研究现状
• 3.2.1 解析法
• 3.2.2 数值解法
• 3.3 CFG桩复合地基变形的理论推导
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 公式推导
• 3.4 复合地基变形经验公式的探讨
• 3.4.1 加固区变形量 S1的计算方法
• 3.4.2 下卧层变形的计算
• 3.5 CFG桩复合地基变形计算
• 3.6 本章小结
• 第4章 有限元理论基础及土工实验确定模型参数
• 4.1 有限元法的理论基础
• 4.1.1 位移变分方程
• 4.1.2 最小势能原理
• 4.1.3 虚功原理
• 4.2 土的本构关系
• 4.2.1 理想弹性模型
• 4.2.2 弹性非线性模型
• 4.3 土工试验确定邓肯—张模型参数
• 4.3.1 三轴试验
• 4.3.2 试验数据整理
• 4.4 邓肯张模型子程序的开发及验证
• 4.4.1 umat子程序流程
• 4.4.2 邓肯张模型子程序的验证
• 4.5 桩土间的接触关系
• 4.5.1 接触面模型
• 4.5.2 接触问题的算法
• 4.6 有限单元法计算步骤
• 4.7 有限元计算中需要注意的问题
• 4.8 ABAQUS有限元分析软件简介
• 4.9 本章小结
• 第5章 有限元分析及工程实例
• 5.1 有限元模型的建立
• 5.1.1 基本假设及简化处理
• 5.1.2 建模及网格划分
• 5.1.3 模型参数
• 5.1.4 边界条件
• 5.2 有限元模型的实例验证及结果分析
• 5.2.1 工程概况
• 5.2.2 复合地基的p-s曲线
• 5.2.3 计算云图
• 5.3 CFG桩复合地基作用影响因素分析
• 5.3.1 褥垫层厚度对复合地基作用的影响分析
• 5.3.2 褥垫层模量对复合地基作用的影响分析
• 5.3.3 桩长对复合地基作用的影响分析
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附件1: D-C子程序代码及说明