基于土体流变特性单桩沉降计算模型的研究

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1、中文摘要论文题目学科名称博士生指导教师基于土体流变特性的单桩沉降计算模型研究岩土工程赵海生郭增玉教授摘要签名：赵国飞签名：却垤b桩具有承载力高、变形小和适用性强等优点，其被广泛应用于高层建筑、桥梁工程、近海采油平台、海岸码头及核电站等基础工程中。桩周土具有流变性，桩在长期荷载作用下的沉降要大于短期荷载作用下的沉降，甚至会产生蠕变破坏。越来越多的研究者开始关注土体的流变性对桩沉降的影响问题。考虑桩周土体流变性的桩沉降计算是一个复杂的问题，但却具有重要的现实工程意义，一直是一个众多学者研究的课题。本文基

2、于土体的流变性，分别将桩周土考虑成粘弹性体或粘弹塑性体，建立了考虑土体粘性的桩沉降计算模型，求得了均匀粘弹性土中桩沉降随时间变化的半解析解和解析解，分析了土体粘性对桩沉降性状的影响，提出了计算分层粘弹塑性土中桩沉降的波动模拟方法，并提出了室内模拟试验或波动模拟拟合反演确定土体模型粘性参数以及计算桩长期沉降的方法。主要的研究内容如下：1、考虑土体粘弹特性，将桩周土简化为开尔文粘弹体模型，用拉普拉斯变换和傅立叶逆变换等数学工具，求得了均匀地基土中桩沉降随时间变化的半解析解，并采用变量分离法和广义Four

3、ier级数展开，求得了均匀地基土中的桩身变形的解析解。在求得解析解的基础上，得到了桩身位移、应变、轴力、土的总阻力、桩侧摩阻力和粘滞阻力等沿桩身分布随时间的变化规律，并对各参数的变化对桩沉降性状的影响进行了分析。2、考虑土体的粘弹塑性特性，提出了将静荷载在时间上离散化、利用波动理论分析计算粘弹塑性土体中的桩在静荷载作用下沉降的波动模拟方法。该方法将静荷载离散成无数个连续的瞬态荷载，并利用波动理论来分析这些连续的微小时间段内的荷载作用，最后叠加得到桩在静载作用下的沉降。通过与桩身弹性压缩理论、荷载传递

4、法和粘弹性理论解析解的比较，验证了波动模拟法的正确性。由于土体计算模型采用了粘弹塑性模型，工程实例对比结果表明，波动模拟法很好地模拟了桩接近破坏或在破坏时的变形。该方法可计算桩在复杂荷载作用下或在长期荷载作用下的沉降。3、通过分析持荷时间及施加荷载大小对桩沉降的影响，提出了利用室内快速模拟静载试验来确定土体模型粘滞参数的方法。由于土的粘滞性，桩的破坏时间和破坏荷载有关，破坏荷载越大，破坏时间越短，根据模拟静载试验测得的破坏荷载及其对应的破坏时间，来计算得到土的粘滞参数，为考虑土体流变性的桩沉降计算模

5、型提供了较为可靠的土体粘滞参数，用来计算桩的长期沉降。4、为了给计算模型提供可靠的计算参数，提出了根据静载试验数据、利用本文提出西安理工大学博士学位论文的波动模拟法拟合反演土模型参数的方法，并提出了一种计算桩长期沉降的方法。这些参数是根据现场静载试验结果反演得出的，利用这些土粘弹塑参数来计算桩的长期沉降，具有一定的可靠性。工程实例对比结果验证了该方法的正确性。针对以上研究内容，编制了相应的计算程序，方便实际工程应用。拟。关键词：桩；沉降；流变性；粘弹性；粘弹塑性；长期沉降；粘滞系数；波动模英文摘要T

6、itle：ResearchontheCalculationModelofPileSettlementBasedontheRheologicalPropertyoftheSoilSpecialty：GeotechnicalEngineeringName：ZHAOHai-shengAdvisor：Prof．GUOZeng-yuAbstractSignature：础№H心一sSignature：‰护吵BecauseofthepilefoundationshavehJ【ghbearingcapacity，s

7、malldeformationandstrongadaptability，thepilefoundationsareextensivelyusedinthehi911-risebuilding，bridgeengineering，marineplatform，thefacilityofwaterconservancyandthenuclearpowerstations，and，etc．Soilisrheologicalbody．Becauseoftherheologicalpropertiesofs

8、oil，thesettlementofpileunderlong·termloadisgreaterthanundershort-termload，evencausingpilefailurebecausethecreepunderlong-termIoad．Moreandmoreresearchersfocusontheinfluencesofsoiltheologyonthepilesettlement．Theproblemoflong-termsettlemen