纠倾过程中水泥土桩复合地基变形特性研究

论文摘要

针对建筑物纠倾加固技术的发展现状,借助ANSYS有限元软件,本文系统研究了水泥土桩复合地基的沉降特性,以及水泥土桩复合地基在纠倾加固工程中的应用。软土地区建筑工程事故很多是由于沉降过大,特别是不均匀沉降过大引起的。工程中采用复合地基可以有效减小沉降,复合地基沉降计算在复合地基设计中具有很重要的地位。然而,目前复合地基沉降计算水平远低于复合地基承载力的计算水平,远远落后于工程实践的需求。本文利用有限元软件,考虑基础与地基的相互作用,分析了基础刚度、桩土模量比、下卧层与加固区模量比、置换率、掺合比等因素对水泥土桩复合地基沉降的影响;分析了水泥土桩的布置情况对复合地基不均匀沉降的影响,提出了有效点的概念(沉降差不变时桩所处的位置);基于复合地基中有效桩长的概念,引入长径比,并分析了变形计算时桩有效长径比的合理取值。由数值计算发现:当基础刚度较大时,可有效减小复合地基的平均沉降和沉降差;下卧层与加固区模量比越大,则沉降越小,当下卧层与加固区模量比大于4时,其比值对沉降影响可以略而不计;在单向偏心荷载作用下,有效点的位置与荷载偏心距近似呈线性关系,且随荷载偏心距的增大而增大;变形计算时桩有效长径比的取值与复合地基置换率有关,而与桩土模量比、下卧层与加固区模量比无关。通过数值模拟某建筑物在倾斜前、倾斜时、水泥土桩止倾加固后的土体附加应力场和位移场,得到引起倾斜的原因,对比分析了各种纠倾加固方案的效果。结果表明,利用水泥土桩加固地基可以满足工程需要,可有效防止建筑物继续发生倾斜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义和研究目的
• 1.1.1 课题意义
• 1.1.2 课题研究目的
• 1.2 本课题国内外研究现状
• 1.2.1 纠倾技术的研究现状
• 1.2.2 制止建筑物倾斜加固方法的研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 有限元模型的建立
• 2.1 ANSYS有限元软件介绍
• 2.2 模型的建立
• 2.2.1 单元的选取和模型各参数的确定
• 2.2.2 接触对的确定
• 2.2.3 计算域的确定
• 2.2.4 初始荷载条件和边界条件的确定
• 2.2.5 非线性求解控制
• 2.3 本章小结
• 第3章 水泥土桩复合地基的沉降特性
• 3.1 复合地基沉降计算模式
• 3.1.1 工程中复合地基沉降计算的实用方法
• 3.1.2 复合地基有限元法
• 3.2 基础刚度对复合地基位移场的影响
• 3.2.1 静力分析结构模型
• 3.2.2 作用在基础上的荷载
• 3.2.3 基础沉降计算
• 3.3 复合地基下卧层与加固区模量比对沉降的影响
• 3.3.1 数值分析模型
• 3.3.2 有限元数值计算
• 3.4 复合地基中水泥土桩的有效长径比
• 3.4.1 承载力计算时桩有效长径比
• 3.4.2 变形分析时桩有效长径比
• 3.5 复合地基中桩位置对不均匀沉降的影响
• 3.5.1 有限元分析模型
• 3.5.2 有效点位置
• 3.6 水泥土龄期与复合地基沉降的关系
• 3.6.1 水泥掺合比
• 3.6.2 不同龄期下水泥土的变形模量
• 3.6.3 不同龄期下复合地基沉降规律
• 3.7 本章小结
• 第4章 水泥土桩复合地基在止倾加固工程中的应用
• 4.1 工程简介
• 4.2 倾斜前地基附加应力场及位移场分析
• 4.3 倾斜时地基附加应力场及位移场分析
• 4.4 水泥土桩加固后地基附加应力场及位移场分析
• 4.4.1 制止建筑物倾斜地基加固处理方案
• 4.4.2 水泥土桩加固效果分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢