油罐柔性基础下刚性桩复合地基沉降分析及数值模拟

论文摘要

复合地基由于其作用机理的复杂性,目前已有的研究成果还不能很好地满足工程实践的需要。研究表明,在刚性基础和柔性基础下的桩体复合地基,其在荷载传递、承载力及变形特性等方面均有较大的差异。一般认为刚性基础下的复合地基,桩土变形是协调的,而对于油罐、路基及堤坝等柔性基础下的复合地基,由于桩体产生刺入变形,桩土变形不再协调。目前柔性基础下复合地基的沉降计算方法多是沿用刚性基础下的结论,带来较大的且偏不安全的误差,尤其是当复合地基按沉降控制时,这种误差更不能忽视。论文根据前人的理论及工程经验,假定了复合地基桩侧摩阻力的分布模式和桩间土的剪应力分布模式,并根据桩侧桩土竖向应力协调,得出了一种计算加固区变形的自由应变(考虑刺入)分析方法。针对同一工程算例,分别采用M.Alamgir等给出的不考虑刺入的自由应变方法,折学森给出的考虑刺入等应变分析方法及本文给出的考虑刺入自由应变分析方法进行了计算,并将计算结果与有限元分析结果进行了比较,验证了本文方法的适用性。同时给出了相关因素对复合地基特性的影响规律。采用改进Geddes法计算下卧层土体附加应力,利用分层总和法计算下卧层的沉降。针对单桩复合地基,采用ANSYS有限元软件,选取空间轴对称有限元模型及线弹性本构关系,通过在桩土接触面设置接触单元,对桩体复合地基进行考虑桩土相互作用的非线性分析,得出了桩长、置换率、基础刚度、桩体模量、加固区及下卧层土体模量对复合地基性状的影响规律,为复合地基优化设计提供一定的参考。最后针对东营油库油罐复合地基处理实例,采用ANSYS建模进行了数值分析,并与实测沉降变形进行了对比,得出了一些有益的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 刚性桩复合地基简介
• 1.2.2 刚性基础与柔性基础下桩体复合地基性状比较
• 1.2.3 柔性基础下复合地基研究现状
• 1.3 复合地基沉降计算方法
• 1.3.1 复合地基沉降实用计算方法
• 1.3.2 复合地基沉降解析计算方法
• 1.3.3 复合地基有限元计算方法
• 1.4 存在的主要问题
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 柔性基础下刚性桩复合地基沉降的解析计算方法
• 2.1 加固区压缩量的解析计算方法
• 2.1.1 分析模型及基本假定
• 2.1.2 复合地基变形公式的推导
• 2.1.3 各种因素的影响规律
• 2.2 下卧层压缩量的计算方法
• 2.2.1 下卧层土体的应力计算
• 2.2.2 下卧层压缩量的计算
• 2.3 小结
• 第3章 柔性基础下桩体复合地基变形的有限元分析
• 3.1 有限元方法概述
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 有限元基本原理
• 3.2 ANSYS 软件简介
• 3.2.1 总体功能概况
• 3.2.2 接触非线性分析
• 3.3 有限元分析
• 3.3.1 几何模型及本构参数的选取
• 3.3.2 各种因素对复合地基沉降的影响
• 3.3.3 小结
• 第4章 油罐基础下CFG 桩复合地基沉降计算实例
• 4.1 工程概况
• 4.2 场地工程地质条件
• 4.3 CFG 桩复合地基设计
• 4.3.1 CFG 桩持力层选择分析
• 4.3.2 CFG 桩复合地基承载力计算
• 4.4 复合地基沉降变形分析
• 4.4.1 复合地基ANSYS 有限元分析
• 4.4.2 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢