软土地基中成孔灌注桩的可靠度分析

论文摘要

由于岩土工程的特殊性和复杂性,可靠性设计理论在岩土工程中的应用尚处于研究和探索阶段。土性参数的不确定性和土层剖面概率模型的建立和描述是岩土工程可靠度分析中的关键和难点。本文根据现场勘察提取的土样,室内土工实验所得的土性参数,应用有限元软件对灌注桩的工作机理和可靠度进行了研究。首先应用ANSYS软件,考虑单桩桩土界面接触摩擦,建立三维实体有限元分析模型,桩土接触面上的摩擦类型采用比较常用的摩尔-库仑模型,桩侧、桩端土体均视为弹塑性体,分析均质地基中单桩的工作机理。接着在ANSYS软件中的可靠度模块下,应用非线性随机有限元理论,通过蒙特卡洛法对桩基的可靠度进行数值模拟,得出各个因素对桩基设计可靠度的影响程度,找出影响可靠度最敏感因素,分析结果反映各个因素的影响水平,从而有效地控制关键因素。对后处理的数据进行拟合分析,对桩基设计的可靠性进行定性定量描述。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 单桩竖向承载力的国内外研究现状
• 1.2.1 试验研究
• 1.2.2 荷载传递的理论分析
• 1.2.3 单桩竖向承载力的确定
• 1.3 桩基可靠度的国内外研究现状
• 1.3.1 桩基可靠度研究的特点
• 1.3.2 桩基可靠度的研究现状
• 1.4 本文研究目的及方法
• 1.4.1 课题的提出
• 1.4.2 研究目的
• 1.4.3 本文主要研究方法
• 第2章 可靠度原理及可靠度指标的计算方法
• 2.1 岩土工程可靠性研究的特点
• 2.2 岩土工程可靠性分析的基本概念
• 2.2.1 概率极限状态方程
• 2.2.2 可靠度与失效概率
• 2.2.3 可靠性指标的定义
• 2.3 可靠度的计算方法
• 2.3.1 中心点法
• 2.3.2 验算点法（JC 法）
• 2.4 蒙特卡洛法
• 第3章 随机数的产生和蒙特卡洛法
• 3.1 均匀随机数的性质和产生方法
• 3.2 均匀随机数的统计检验
• 3.2.1 均匀性检验
• 3.2.2 独立性检验
• 3.2.3 参数检验
• 3.2.4 经验检验
• 3.3 任意分布随机数的产生
• 3.4 蒙特卡洛方法的基本原理
• 3.5 蒙特卡洛法模拟次数的确定与误差分析
• 第4章 软土地基单桩工作机理研究
• 4.1 土体弹塑性本构方程
• 4.2 屈服准则
• 4.2.1 Drucker-Prager（DP）材料介绍
• 4.2.2 DP 屈服准则
• 4.3 桩土界面接触单元
• 4.4 弹塑性材料计算参数
• 4.4.1 计算参数的取值
• 4.4.2 计算参数的设置
• 4.5 均质地基中单桩工作机理的有限元模拟
• 4.5.1 问题描述
• 4.5.2 建模说明
• 4.5.3 建模和网格划分
• 4.5.4 有限元计算
• 4.5.5 计算结果分析
• 4.5.6 桩土非线性相互作用
• 4.6 本章小结
• 第5章 非线性随机有限元的可靠度分析原理
• 5.1 非线性随机有限元法概述
• 5.1.1 Taylor 展开法随机有限元（TSFEM）
• 5.1.2 摄动法随机有限元（PSFEM）
• 5.1.3 Neumann 展开Monte-Carlo 随机有限元法（NSFEM）
• 5.2 非线性随机有限元原理
• 5.3 随机场的基本理论
• 5.3.1 随机场的数字特征
• 5.3.2 平稳随机场及其谱分析
• 5.4 基于MOHR-COULOMB 破坏准则的桩基可靠度分析
• 5.5 蒙特卡洛-随机有限元法的优点
• 5.6 本章小结
• 第6章 桩基可靠度分析实例
• 6.1 工程地质基本资料
• 6.2 蒙特卡洛-桩基可靠度计算
• 6.2.1 有限元建模
• 6.2.2 有限元计算
• 6.3 蒙特卡洛-有限元法的可靠性分析成果后处理
• 6.3.1 原始的输出结果资料
• 6.3.2 随机输入变量对输出变量的影响
• 6.3.3 随机输出变量的失效概率
• 6.4 桩基的目标可靠度指标
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论及建议
• 7.1 结论
• 7.2 问题及建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果