浅谈上部结构与地基基础共同作用理论——工程应用与理论研究

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1、同济大学博士学位论文上部结构与地基基础共同作用理论——工程应用与理论研究姓名：裴捷申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：赵锡宏2001.1.1提要论文根据作者长期从事上部结构和地基基础共同作用研究，特别是结台近十年来在上海软十地区对桩基沉降包括69幢建筑物实测沉降资料的分析，对Mindlin理论的研究与运用，对沉降计算实用方法的研究；对桩土共同作用进行大量现场试验，包括9根单桩静载试验(其中2根还进行沉桩休止期分别32天和204天的复压试验)、两组复合桩基静载试验、两幢复合桩的建筑物的长达4年多的监测试验、大量的建筑物的长期沉降观测以及设计工作的研究

2、经验，主要从工程实用出发．对下列两部分内容进行研究。第一部分，软弱地基与上部结构共同作用的数值分析方法；，fl提出考虑固结和蠕变的地基与上部结构共同作用的数值方法之一。地基利用Merchantt模型与Biot固结理论相结合的复合模型，筏基采用提出的能考虑时间的位移模型．通过变形协调条件，与上部结构组成一个整体。并且，巧妙地运用Laplace变换和逆变换以及Schapery方法，有效地提高数值分析方法的计算效率。2按照提出的数值分析方法之一，对地基复合模型的参数从阻尼、渗透系数、压缩模量比、压缩摸量、沉降发展过程、区分主次固结沉降等方面进行详细的分析，提出

3、在考虑土的固结和蠕变时各项参数选取的建议值；对一个空间框架、筏基和软弱地基的算例从地基模型(包括地基变形分布、和弹性地基模型的比较以及地基模型参数的影响)、筏板内力(包括基底反力和筏板弯矩)、上部框架内力(底层框架柱轴力和框架弯矩)和地基与筏板的相对刚度的影响等方面进行详细分析，得出有益的研究成果。3本文又提出考虑固结和蠕变的地基与上部结构共同作用的数值方法之二。与前一方法不同之处在于地基模型略有差异，在固结理论中采用Skempton经验公式和Hmakel的三向应力条件的公式。求解思路不同，只是利用各时间步长，可模拟上部结构与地基基础共同作用(从基坑开挖

4、到建筑物竣工以及使用期间)全过程．同时，给tii上部结构与地基共『司作用的计算步骤。提出的方法具有理论和实践研究意义。，r第二部分桩基础沉降及桩土共同作用的复合桩基．^基于Mindlin基本毒论，潍入研究桩基础的分层总和法磊j；另荔晶系数，为制定上海、．4．地基基础设计规范和国家建筑地基基础设计规范作出应有贡献。2运用Mindlin基本理论，对土体中的应力分布，桩基沉降和刺八沉降，桩问土的压缩变形及其基础承台板与土体脱开，以及对桩基的客观现象的模拟等重要问题进行研究，提出一些独到的见解和有益的建议。3对Boussinesq和Mindlin的沉降计算方法进

5、行详细论证和比较，确定合理的沉降计算方法。根据大量的建筑物长期观潮资料，合理确定桩基沉降经验系数，不但适用于上海地区，而且对其它软弱地区具有很好的实用参考价值。4提出一个新颖的复合桩基的设计方法。通过丈量的单桩静载试验、复台桩基静载试验、对按提出的复合桩基方法设计的两幢体型、面积和层数相同的房屋的长期监、铡试验以及大量的建筑物的长期沉降观测，进行检验和深入而详细的分析。表明该方法的概念清楚，设计方法的可行性和合理性，特别要指出的是，该方法已在上海地区约300万m2建筑面积应用，取得很大的经济效益。5通过对上述两幢房屋的宝贵的实测资料的深入分析，详细分析复

6、合桩基的受力机理和安全度。在沉降容许的条件下，复合桩基具有很大可挖的潜力。尹一一‘>7一、。／?／关键词：软弱地基，共同作用，瞬时沉降，固结，蠕变，地基复合模型，复台桩g沉降计算y控制沉降。桩土的分担AbstractBasedonauthor’Sstudy011interactionbetweensuperstructureandfoundationforalongtime，especiallyintegratedwithagreatdealoffieldexperimentalresearchanddesignfortheoryandpracticei

7、nShanghaiareasoninteractionbetweenpilefoundationandsubsoilinrecent10years，thisdissertationfromtheviewpointofengineeringpractice，presentstheresearchachievementsoftwopartsasfollows：Part1Numericalmethodforinteractionbetweensuperstructureandfoundafiononsoftground1．Methodl———1Ⅱ珊ericaI

8、methodforinteractionbetweensuperstructur