基于桩土共同作用的桩基础工程特性分析与研究

论文摘要

桩基础是应用广泛的一种基础类型,也是最古老的基础形式之一。桩基础以其具有承载力高、稳定性好、抗拔力强、能够抵抗复杂荷载的特殊性能以及对各种地质条件的良好适应性等诸多优点在各种工程中被广泛采用。常规方法设计的桩基础一般只考虑桩的承载作用,不考虑桩间土对荷载的分担,这样的设计固然是安全的,但偏于保守。桩土共同作用问题的研究就是为了揭示桩与土共同承担荷载时的一些性状,以及一些相互作用的因素,然而,目前没有一套完善的设计理论及计算方法,因此,对桩土共同作用还需做进一步的深入研究,以满足实际工程的需要。本文利用土的弹塑性理论、非线性有限元的基本原理以及桩土相互作用原理,采用D-P材料模型,利用ANSYS软件,对影响桩土共同作用的一些因素进行了分析,主要研究内容如下:1.探讨桩土共同作用的合理计算模型;2.考虑桩土接触面问题,建立单桩、群桩模型,探讨模型的适用性,利用ANSYS9.0实现对桩土共同作用模型的分析;3.根据有限元计算结果分析桩土共同作用的工程特性;4.根据计算结果,分析了桩土共同作用时对桩基沉降、位移、桩土应力,应力分担比的影响因素。5.与工程实例对比分析,评价计算方法的合理性、可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 桩基技术的历史回顾
• 1.3 土体本构模型及桩基计算理论
• 1.3.1 屈服面和破坏面
• 1.3.2 土的弹塑性理论和本构模型
• 1.3.3 桩基承载力及沉降计算
• 1.4 桩土共同作用的研究历史及现状
• 1.4.1 桩基荷载传递机理
• 1.4.2 桩土共同作用的理论研究
• 1.4.3 桩土共同作用国内外研究历史与现状
• 1.5 本文主要工作
• 第二章 桩土体系的非线性有限元法及ANSYS 简介
• 2.1 桩土体系的非线性有限元法
• 2.1.1 与一般弹性有限元法的相同点
• 2.1.2 与一般弹性有限元法的不同点
• 2.2 ANSYS 程序简介
• 第三章 桩土共同作用问题在ANSYS 中的实现
• 3.1 ANSYS 中桩土之间接触的实现
• 3.1.1 接触简介
• 3.1.2 接触单元的数学模型
• 3.2 有限元计算模型及计算参数
• 3.2.1 屈服准则及接触
• 3.2.2 计算参数的选取
• 3.2.3 单桩计算模型的建立
• 3.2.4 群桩计算模型的建立
• 第四章 有限元计算结果及分析
• 4.1 单桩计算结果分析
• 4.2 群桩计算结果分析
• 4.3 桩土荷载分担比
• 4.4 算例
• 第五章 结论及建议
• 参考文献
• 致谢