上部结构-筏-桩-地基线性、非线性共同作用时程分析

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1、华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特另IIDI：I以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：马殳旭日期：一j／年6月刁日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权

2、华南理工大学可以将本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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密口。(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：马支旭日期：·厂年6月≯)日导师签名：徕岔了日期：口厂年‘月1，)日第l章绪论第1章绪论1．1土与结构物共同作用的研究和发展自50年代，梅耶霍夫(G．G．Meyerhof)提出估算框架结构等效刚度的公式以考虑共同作用后，琴米斯基((S．Chamecki)、格罗斯霍夫(H．Grosshof)相继

3、进行了单独基础上多层多跨框架结构的共同作用研究。随着有限元和计算机的发展，申凯维茨和张佑启(0．C．ZeinkeiwiczandYK．Cheung)开始采用有限元来研究地基基础的共同作用，普齐米尼斯基((J．S．Przemieniecki)则提出了子结构的分析方法，而哈达丁(M．J．Haddadin)首次利用子结构的分析方法研究了地基基础与上部结构共同作用。1977年，在印度召开了第一次“土与结构物共同作用”国际性会议，此后，共同作用课题越来越引人注目，几乎涉及到所有的工程问题。例如，在第十、十一届国际土力学及基

4、础工程会议上(1981，1985)和第三、四、五届国际土质力学的数值方法会议(1979，1982，1985)均设有一个“土与结构共同作用”组进行讨论，普洛斯(H．G．Poulos)利用明德林(R．D．Mindlin)公式提出桩与地基土共同作用的弹性理论法，推动了桩土和上部结构基础共同作用的深入研究。他在第十届国际土力学及基础工程会议上作了土和结构物共同作用的总报告，详述了土与结构物共同作用的发展和前景。1977年英国Burland教授等学者根据桩土相互作用理论的研究指出，对于天然地基的强度能满足设计荷载要求但沉降

5、却过大的情况，可以采用少量的桩用于减少基础沉降变形。1979年Hooper教授根据有限元的模拟分析，指出为了建立竖向刚度较大的桩土混合地基而需要的桩数并不多，桩数的进一步增加对减少最大沉降和差异沉降的作用非常小。1986年R．WCooke总结了他对伦敦硬土地区高层建筑桩基础研究的几十年成果，认为按照目前强度控制的桩基常规设计方法设计的桩基础的实际安全系数要远大于设计中所取的2或3，并且指出，“在桩基础纯粹用来减少基础沉降的地方，均质土中模型桩的实验表明，在桩距为4倍桩径时再加入更多的桩并不能显著地减少沉降。实验结

6、果和简单的分析方法均表明，6倍桩径或8倍桩径的桩间距几乎与小桩径时一样有效”。瑞典学者在进行了大量有关减少沉降桩基础的理论和现场试验的系统研究基础上，并由J&W设计顾问所提出了CreepP“e的设计概念和方法，在瑞典得到了应用。1994年M．F．Randloph指出桩的作用是减少沉降到一个可接受的水平，桩基设计应向极限承载力设计，强调了非线性设计的重要性。⋯在国内，共同作用的发展大致经历了以下几个阶段：[2．31第一个阶段：简单的共同作用阶段。早在30年代的上海，对于桩筏或桩箱基础华南理工大学硕士学位论文’嫂计，

7、人们已意识到基底土可以参与承受部分建筑物的荷载，采用简易实用的共同作用理论，即在基础底面的有效面积(总面积减去桩的面积)的范围内的土，用“老八吨”的承载力来承担部分的建筑物的总荷载，而建筑物余下的荷载则由桩来承担。可以这样说，采用这种简易实用的共同作用的方法进行设计的高层建筑是成功的，有些设计还是保守的。第二阶段：不考虑共同作用的阶段。在新中国成立后一段时间内，未能发展桩筏或桩箱基础的简易实用的共同作用理论的设计方法，而主要采用结构力学的方法。该方法将整个静力平衡体系分割成三个部分，各部分独立求解。因而只满足荷载

8、与总反力的静力平衡条件，却完全未能考虑上部结构与基础之间连接点与土介质之间的接触点上位移连续的条件，从而导致结构内力与变形和接触点的内力与变形均与实际情况不相一致。不过，在以手算手段为主要计算手段的时期，采用这样简化的分析方法也是很自然的事。第三阶段：受到计算条件的限制，仅考虑地基与基础的共同作用阶段。该方法仅考虑基础与地基土之间位移连续与协调，进行共同作用分析，上部结构