刚-柔性桩复合地基特性研究

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1、浙江大学博上学位论文刚．柔性桩复合地基特性研究朱奎2006年9月摘要刚一柔性桩复合地基目前研究远远滞后于工程实践，本文从系统的现场试验、有限元数值分析、理论研究三方面对刚一柔性桩复合地基特性进行研究，主要研究工作如下：1．对刚性桩和柔性桩进行了系统的测试，分别对两种桩的破坏模式、桩侧摩阻力分布形式、轴力分布规律、荷载传递情况、弹性压缩量等进行对比。此外，还对规范给出两种桩承载力计算公式进行了修正。2．进行了多个大型刚．柔性桩复合地基静荷载试验，对刚一柔性桩复合地基承载和变形特性进行了系统的试验研究，比较了不同褥垫层参数、不同置

2、换率下刚．柔性桩复合地基沉降情况，分析了褥垫层参数以及置换率对刚．柔性桩复合地基的桩土应力、桩土应力比以及荷载分担比的影响，探讨了复合变形模量以及承载力发挥度随褥垫层参数以及置换率变化情况。重点对有褥垫层刚．柔性桩复合地基和无褥垫层刚一柔性桩复合地基的荷载．沉降关系、土反力分布、桩身应力分布、荷载传递机理进行了全面的试验比较，试验结果表明有褥垫层刚一柔性桩复合地基的桩土共同作用情况优于无褥垫层刚．柔性桩复合地基。此外，对刚．柔性桩复合地基中刚性桩和自由状态下刚性桩的荷载传递规律及变形性状进行比较。3．探讨了原位试验的埋设及测试

3、技术，全面系统地开展了刚．柔性桩复合地基的现场原位测试，测试内容包括土深层沉降、建筑物沉降、承台下桩土应力、刚性桩沿桩身应力、柔性桩沿桩身应力、土沿深度应力、孔隙水沿深度压力，研究了刚．柔性桩复合地基在长期荷载作用下的应力场和位移场的分布规律、荷载分担比的变化规律。通过原位试验结果比较了刚．柔性桩复合地基中刚性桩和柔性桩在不同部位的荷载传递规律，分析了地基应力沉降状况与上部结构刚度的关系。4．在现场试验基础上对条形基础下刚．柔性桩复合地基进行有限元模拟分析。着重讨论了褥垫层参数、承台参数、刚性桩参数、柔性桩参数以及土参数变化对

4、刚．柔性桩复合地基承载变形特性的影响。5．在弹性模型基础上，根据剪切位移法理论推导了荷载分担比解析解；根据有限元分析成果建立了经验公式。本文提出的荷载分担比解析解和经验公式与工程实测结果接近，对荷载分担比的估算有一定的价值。6．分析了目前求解复合地基复合模量的计算方法，根据剪切位移法理论提出了刚．柔性桩复合地基复合模量的解析解，工程实例表明传统的面积加权法计算方法得到的结果小于实测值，而本文方法精度相对较高，误差可以满足工程要求。此外还分析了刚性桩桩长、柔性桩桩长、刚性桩模量、柔性桩模量、土模量以及置换率对刚．柔性桩复合地基复

5、合模量的影响。7．总结了目前刚一柔性桩复合地基沉降计算的研究成果，根据刚．柔性桩复合地基的特点在沉降计算中考虑了桩的遮帘与加筋效应、把加固区划分为双层地基、通过虚拟土桩方法考虑不同桩长剪应力的扩散问题、考虑了土一土之间的作用。在理论推导基础上编制了沉降计算程序，计算结果表明沉降计算程序相对精确，可以满足工程要求。8．根据基础结构类型对刚．柔性桩复合地基进行了划分，并分析了不同类型刚．柔性桩复合地基的特点，依据各自特点提出了设计思路、设计步骤、承载力评价、承载力修正、设计及施工注意事项，结合工程实例说明以上设计方法的可行性。在工

6、程实例中比较了不同地基处理方案，探讨了刚．柔性桩复合地基的具体设计施工问题，提出了一些有效技术措施保证刚性桩、柔性桩以及土共同作用。．V．摘要关键词：刚一柔性桩复合地基、静载试验、原位试验、褥垫层、置换率、桩土共同作用、荷载传递机理、有限元法、条形基础、荷载分担比、复合模量，剪切位移法、沉降计算方法、设计方法。-Vl-浙江大学博士学位论文刚．柔t牛桩复合地基特性研究朱奎2006年9月Researchonperformancesofcompositefoundationwithrigid-flexiblepilesAbstrac

7、tResearchoncompositefoundationwithrigid-flexiblepilesfallsobviouslybehindthepracticeapplicationofthefoundationatpresent．Inthisdissertation,theperformancesofthecompositefoundationwithrigid·flexiblepilesarestudiedbythesystematicfieldtestswhichincludestaticloadtestsand

8、in—situtests，byFEManalysisandtheoreticalmethod．Themainworksinclude：1．Onthebasisofsystematictestsofri#dpileandflexiblepile，failuremodel，fri