浅谈单桩竖向承载性状的优化反分析研究

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1、华南理工大学硕士学位论文单桩竖向承载性状的优化反分析研究姓名：林景华申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杨小平20030501摘要桩基础是建筑物基础的主要形式之一，近十年发展起来的高强预应力混凝土管桩，更因其承载力高、施工方便、桩身质量有保证等优点而得到广泛的应用。面对高速发展的管桩工程，设计者们如何全面地考虑桩的荷载沉降特性、合理地确定单桩承载力，依然是个备受关注的课题。通过静载荷试验确定单桩承载力虽然准确可靠，但耗费大量人力物力且需时较长；而现行规范对单桩竖向承载力的计算，基本上是将桩侧阻力与桩

2、端阻力作简单的代数叠加，不能反映出桩的荷载沉降特性。本论文将基于荷载传递函数法的桩土体系模型与优化反分析方法结合起来，形成了单桩竖向承载性状的优化反分析程序，能结合静载试验资料优化反演得到合理的土层参数。利用所得参数，运用正分析程序，能对相近地质状况下的单桩进行承载性状分析，模拟得到单桩的受荷一变形全过程。由于预制管桩的形状、尺寸、材料参数等都规整统一，更适于应用这种分析方法。依据桩土荷载传递机理，论文首先建立了基于传递函数法的桩土体系模型：将桩身视作线弹性直杆，并划分为有限杆单元；分别用完全弹塑性函数和

3、Vijayvergiya函数来模拟桩土间的荷载传递关系。运用该模型，在已知土层参数的前提下，可以对竖向受荷的单桩进行承载性状分析。并将此过程编制成FORTRAN程序QS。然后将以上正分析过程与优化反分析理论相结合，分别采用单纯形加速法(无约束)与复合形法(有约束)两种优化方法，以各土层之力学参数为待反分析参数，以计算与实测O—s曲线之间的拟合效果为优化目标函数，形成单桩承载性状优化反分析程序PPCOBA。运用PPCOBA，论文对来自新会市的39根管桩的静载试验资料进行了优化反分析，得出了桩周(端)土层的最

4、佳的力学参数艿。r。并汇总成当地各土层的力学参数取值建议表。最后，运用正分析程序QS，论文分析了入岩深度对单桩承载性状的影响。同时举例说明了该程序在合理确定单桩承载力、桩身入土深度以及验算单桩软弱下卧层强度等方面的应用。关键词：单桩；O-s曲线；传递函数法；优化反分析；单纯形加速法复合形法华南理工大学工学硕士学位论文ABSTRACTPilefoundationisanimportantfoundationformofbuildings．Inrecentdecade，PHCpipepileisusedmor

5、eandmorewidelyforit’Shighcapacity，convenientconstructionandstablequality．Withtherapiddevelopmentofpipepileengineering，itturnsouttobearemarkableSUbjecthowtocomprehensivelyconsidertheload—settlementcharacterofpileandhowtoreasonablycalculatethecapacityofpile

6、．Aswellknown，deadloadtestisareliablewaytoobtainpilecapacity．However，itcosttoomuchresourceandtime．Incurrentcodes，thecapacityismostlycalculatedbysimplyaddinguptheresistancesofpilesideandpileend，whichcannotreflecttheload—settlementcharacterofpile．Thispaperes

7、tablishesanoptimizedbackanalysisprogrammeforverticallyloadedcharacterofpile，bycombiningtheloadtransferpile-soilmodelwithoptimizedbackanalysismethod．Ithelpstogetsoilparametersofpilesideandpileendbybackanalysingthedeadloadtestresults．Runningtheobverseanalys

8、isprogrammewiththeseparameters，thecompleteload-settlementprocessofpileinsimilargeologicconditionisobtained．Pipepileisspeciallysuitableforthisanalysismethodforitsregularshape，dimensionandparameters．First，thepile—soil