筏板基础—CFG桩复合地基共同作用初步研究

论文摘要

现今,土木工程师已习惯于将桩基应用于高层或超高层建筑中,采用桩基虽然效果不错,但是桩间土的承载力并没有得到充分发挥,尤其是桩间土承载力较高时,显得尤为浪费。如果此时采用复合地基,可以充分发挥桩间土的承载力,减少布桩数量,CFG桩复合地基就是其中的一种。CFG桩具有强度高、刚度大、造价低、施工周期短等特点,既能提高地基承载力,又能很好地控制地基变形,目前在工程中已经得到了广泛应用。在高层建筑中通常采用复合地基与筏板基础、箱形基础联合使用,取得了良好的经济效益和社会效益,现已成为广大岩土工作者的研究热点。前人主要着重研究了单桩或多桩复合地基的性状,本人在前人的基础上,对竖向荷载作用下的筏板基础—CFG桩复合地基体系进行共同作用研究。首先,本文介绍了CFG桩复合地基、共同作用的研究现状与理论成果,以及与复合地基相关的几个基本概念,并提出了本文的研究内容。其次,阐述了筏板基础—CFG桩复合地基共同作用分析的基本理论,建立了共同作用的整体方程。然后,介绍了ANSYS大型有限元软件,以及模拟过程中所采用的SOLID45实体单元和材料本构模型。最后,采用ANSYS有限元程序对筏板基础—CFG桩复合地基共同作用体系进行了分析,并结合实际工程,对建筑沉降量进行了模拟分析,并与实测沉降量对比。通过对筏板基础—CFG桩复合地基共同作用进行分析,得出了以下一些成果：1、筏板厚度的变化与基础沉降、桩顶应力值成反比关系,与桩间土应力、桩端土应力成正比关系。2、垫层厚度的变化对基础沉降、桩端土应力影响甚微,但对基底桩土应力分布有着重要影响,垫层厚度的增加可以减小桩顶应力,充分发挥桩间土的承载力,通过模拟得出合理的垫层厚度为0.20 m-0.30m。3、桩土模量比的变化与基础沉降、桩顶应力成正比,与桩间土应力、桩端土应力成反比关系。4、置换率的变化与基础沉降、基底桩土应力成反比关系,置换率可通过桩间距调整,一般认为可将桩间距取为四倍的桩径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 CFG桩复合地基概述
• 1.1.1 CFG桩复合地基的概念
• 1.1.2 复合地基的几个概念
• 1.1.3 CFG桩复合地基的研究状况
• 1.2 共同作用研究概述
• 1.2.1 共同作用的基本概念
• 1.2.2 共同作用的国内外研究现状
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 筏基-CFG桩复合地基共同作用基本理论
• 2.1 CFG桩-土共同作用的分析方法
• 2.1.1 单桩与土的共同作用方法分析
• 2.1.2 群桩与土的共同作用方法分析
• 2.2 共同作用中筏板的分析方法
• 2.2.1 薄板理论
• 2.2.2 厚板理论
• 2.3 CFG桩复合地基-筏板共同作用方程的建立
• 2.3.1 CFG桩-土刚度矩阵计算
• 2.3.2 考虑垫层的作用
• 2.3.3 共同作用整体方程的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 ANSYS程序与模型简介
• 3.1 ANSYS程序介绍
• 3.2 SOLID45单元简介
• 3.3 材料模型及本构方程
• 3.3.1 线弹性模型
• 3.3.2 德鲁克-普拉格屈服准则和本构模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 工程实例与数值模拟
• 4.1 工程实例介绍
• 4.1.1 建筑物概况
• 4.1.2 工程地质概况
• 4.1.3 CFG桩复合地基设计
• 4.2 单桩复合地基静载试验模拟
• 4.2.1 单桩模型说明
• 4.2.2 计算结果分析
• 4.3 CFG桩复合地基-筏板共同作用模型建立
• 4.3.1 计算模型说明
• 4.3.2 共同作用ANSYS模型的建立
• 4.4 计算结果分析
• 4.4.1 筏板厚度对CFG桩复合地基性状的影响
• 4.4.2 垫层的变化对CFG桩复合地基性状的影响
• 4.4.3 桩土模量比对CFG桩复合地基性状的影响
• 4.4.4 置换率对CFG桩复合地基性状的影响
• 4.5 建筑物沉降量实测值与模拟值的对比分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 （攻读硕士学位期间发表论文目录）