复合桩基承台下地基土极限承载力的极限分析

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1、南京工业大学硕士学位论文复合桩基承台下地基土极限承载力的极限分析姓名：韩艳华申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：宰金珉;蒋刚20060601硕士学位论文摘要复合桩基是一种考虑桩和地基土的共同作用、充分发挥桩间土直接承载能力的基础形式。为了使这一特点更加明确量化，本文从简单情况（无重土、表面基础）和考虑复杂因素作用两个方面出发，利用极限分析法上限定理分别对圆桩和矩形桩时条形承台下地基土的极限状态和极限承载力进行了研究，使得复合桩基的设计理论更加完善，也促进了它的推广应用。通过与已有算例和模型试验结果的对比分析，本文获得了一些具有实际意义的研究成果：

2、（1）通过建立极限状态时土体绕圆桩和矩形桩的水平破坏模式和相应的速度场，推导了桩的遮帘作用对土体极限承载力的提高值的表达式，计算表明这个提高值不仅存在，而且在软粘土时能起到相当的作用，不可忽视；同时也得出矩形桩比圆桩时具有更好的提高作用，因此方形管桩将是发挥该特点的最佳截面形式。这些特点可以充分应用到复合桩基、抗滑桩等的设计中。（2）当桩位于承台边缘或者距离较小时，忽略桩位置的影响计算极限承载力，不仅简化计算过程，结果也非常接近，尤其在软粘土条件下。（3）埋深土体有抑制地基变形和提高地基极限承载力的“压重作用”效果，同理裙房等主楼周围的其他外荷载也可以

3、达到这种功效，在设计中可以加以利用，但要注意荷载的覆盖范围。（4）通过与Vesic公式和算例的比较分析，说明了本文基于极限分析法的复合桩基条形承台下地基土极限承载力公式的合理性和可行性；通过对各承载力组成因素的地位和影响敏感度的分析，得出应该根据不同工程地质特点采取相应的承载力设计方案，并且慎重取值，但同时也要注意自然条件可能的不利影响。（5）通过与模型试验结果的对比分析，表明复合桩基平面问题时承台下地基土的极限破坏模式采用Prandtl破坏机构是可行的；对于群桩矩形承台，理论结果偏大，需要寻求更适合试验的极限承载力取值方法和相应的地基土的破坏机构形式

4、；同时也展现了小桩距群桩中承台下地基土的承载力没有充分发挥。关键词复合桩基极限承载力极限分析法上限解速度场遮帘作用IABSTRACTABSTRACTCompositepilefoundationisakindoffoundationformconsideringpile-soilinteractionandmakingfulluseofbearingcapacityofsoilsaroundpiles.Itisimportanttodefiniteultimatestateandbearingcapacityofsoilsunderstripcapsw

5、ithcircularorrectanglepiles.Sothroughupperboundtheoremoflimitanalysisthispaperresearchesintothemwithsurfacecapsandweightlesssoils,orwithallconsiderations.Thiswillhelpimprovecompositepilefoundationtheoryandpromoteitsapplication.Comparingwithexistingexamplesandmodeltestresults,the

6、mainresearchconcludesarejustasfollows:(1)Horizontalfailuremechanismsandvelocityfieldsofsoilsaroundcircularandrectanglepilesinthelimitstatebeingestablished,formulasofultimatebearingcapacityincrementofbarriereffectunderstripcapsarededuced.Calculationresultsshowtheincrementworkscon

7、siderablyinsoftcohesivesoils,andrectanglepilesstrengthensoilsmorethancircularones.Sosquarepipepileisaperfectsectionformforcompositepilefoundationandanti-slidingpiledesigns.(2)Whenpilesareattheedgeofcapsorthedistancebetweenthemissmall,calculateultimatebearingcapacityofsoilsignori

8、ngeffectsofpileposition.Itwillsimplifythecourse