基于空间桁架理论的桩基厚承台拓扑优化和计算方法研究

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1、山东建筑大学硕士学位论文题目基于空间桁架理论的桩基厚承台拓扑优化和计算方法研究计：学位论文65页表格4个插图32幅评阅人：指导教师：学院院长：学位论文完成日期：豢原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不合其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名：蕈玺日期勾出厶上学位论文使用授权声明本学位论文作者完

2、全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定，即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：茎笙日期2型业厶!导师签名．_嘲．日期也￡生：厶：￡山东建筑大学硕士学位论文摘要随着高层、超高层建筑物及大型港口码头、桥梁道路、主塔工程的迅速发展，桩基础得到了广泛的应用。为了满足荷载传递和对上部结构的支承约束作用，桩基承台越来越厚。

3、然而，桩基厚承台本身存在一些缺点，如存在自身重量大，大体积混凝土水化热等问题。实际上，桩基厚承台的受力十分复杂，研究人员之间也存在严重分歧。研究发现，空间桁架模型能更好的反映桩基厚承台的传力机理。应用有限元分析软件ABAQUS对三桩、四桩、六桩厚承台进行了拓扑优化分析，得到了承台空间桁架模型。并在此基础上对厚承台中拉压杆进行了受力性能分析，给出了斜压杆的承载力计算公式，提出了基于空间桁架模型的设计计算方法。主要研究结论如下：1、有限元分析结果表明，桩基厚承台的传力机理符合空间桁架模型：压应力流集中在柱底到桩顶的连线范围内，用混凝土斜压杆表示

4、。拉应力流集中在承台底部桩顶连线范围内，用拉杆表示。2、验证了拓扑优化理论在桩基厚承台研究中的可行性，同时，运用基于应变能准则的渐进结构优化算法，得到厚承台的拓扑优化形状呈拉压杆空间桁架模型。3、通过对大量桩基厚承台试验数据的分析拟合，参考现有规范公式，提出了桩基厚承台中斜压杆的承载力计算公式。4、提出了桩基厚承台基于空间桁架模型的设计计算方法，包括空间桁架模型的建立原则，承台受力模型的简化以及厚承台设计计算步骤等。关键词：厚承台，有限元，拓扑优化，空间桁架模型山东建筑大学硕士学位论文Studyoftopologyoptimizationa

5、ndcalculatingmethodbasedonSpacetrusstheoryforthickpilecapZhuHua(GeotechnicalEngineering)DirectedbyZhongDaihuiABSTRACTWiththerapiddevelopmentofhigh-risebuilding，wharf,largebridgeandmainpylonproject，pilefoundationhasbeenwidelyapplied．Inordertomeetthecapacityrequirementandres

6、trainttoupperstructure，thethickofpilecapisbecomingmoreandmorelarge．However，thethickpilecapitselfhassomeshortcomings：itsgreatweight，massconcretehydrationheatetc．Infact，bytheforcesituationofthethickpilecapisverycomplicated，thereareseriousdifferencesbetweentheresearchers．With

7、theresearchforpilecap，spacetrussmodelCanaccuratelyreflecttheloadtransfermechanismofthickpilecap．TheFEMsoftwareABAQUSisadoptedforthetopologyoptimizationanalysisofthethickpilecapwiththreepiles，fourpilesandsixpiles，thespacetrussmodelisobtained．Themechanicalbehaviorisanalysedb

8、asedontheabovestudy,thebeatingcapacityformulaofdiagonalstrutsisproposed．Themainconclusion