水平或竖直受荷壁板桩群桩的变分法分析

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1、Y843220分类号一UDC(DDC)624学号：Q三三Q5Q2Q5墨密级玉．河海大哮硕士学位论文水平或竖直受荷壁板桩群桩的变分法分析詹金林指导教师姓名置国龌副麴援迎瀣盔堂±丕堂医直立直酉廑路!曼申请学位级别亟±专业名称蚩±工程论文提交日期：2堂生呈旦!旦论文答辩日期：2鲤鱼生曼目12旦学位授予单位和日期：洹篷盍堂2Q逝生旦答辩委员会主席：庄堑浩论文评阅人：旌建勇、高玉些2006年3月中国南京摘要近年来，随着壁板桩的广泛应用，相关研究也在逐步展开，有关其竖直承载特性方面的研究也在逐渐展开，尤其在壁板桩横截面非轴对称性对承载特

2、性的影响方面也取得了很大的进展，但是这些方法多为三维隐式分析方法，需要耗费大量计算时间和内存。另外，目前有关壁板桩群桩水平承载特性的研究也比较少，因此，为了加深对壁板桩群桩承载特性的理解，本文利用变分法对壁板桩群桩竖直或水平受荷情况下的承载特性进行了初步的研究，通过变分法直接得出荷载位移显式方程，较之以往方法更加快捷。本文首先对竖直受荷情况下壁板桩群桩体系的最小势能方程利用高斯积分法进行离散，随后通过引入桩的竖向位移插值多项式和Mindlin位移解，推导出了壁板桩群桩竖直承载特性的近似三维解答。该方法考虑了壁板桩桩身横截面的

3、非轴对称性，并用FORTRAN语言编制了相应的程序，进而分析了多种因素对壁板桩承载特性的影响，包括长宽比、桩径比、桩土刚度比、泊松比、桩间距等。另外，本文还对变分法和弹性理论法在壁板桩中的应用进行了初步对比，二者结果相当，但是前者求解更加快速。紧接着本文又对水平受荷情况下壁板桩群桩体系的最小势能方程引入高斯积分法、桩的水平位移插值多项式和Mindlin位移解，进而推导出了壁板桩群桩水平承载特性的近似三维解答。该方法同样考虑了壁板桩桩身横截面的非轴对称性，并用FORTRAN语言编制，相应的程序，进而分析了多种因素对壁板桩承载特

4、性的影响，包括长宽比、桩径比、桩土刚度比、泊松比、桩间距等。为了进一步分析壁板桩群桩一土一承台的共同作用，本文又研究了带有刚性承台承受竖直或水平荷载的承载特性，分析了群桩布置形式、长宽比、桩与桩之间的相对距离，桩径比、桩土刚度比、泊松比以及群桩根数等因素对壁板桩群桩一土一承台的相互共同作用问题的影响。论文在最后一章采用有限单元法和变分法对壁板桩水平承载特性进行了对比验证．证实了应用变分法分析壁板桩承载特性是一种可行和有效的研究方法。关键词：壁板桩：竖向承载特性：水平承载特性；单桩；群桩；承台；三维分析；Mindlin解，变分

5、法；ABSTRACTRecently,barretteshavebeenusedwidelyallovertheworld．Alotofresearchescarriedoutontheirvertically·loadedbehaviour,especiallyininfluenceoftheirnon-axisymmetricalCROSS-sectiononit．Butallthesemethodsareimplicitmethods，whichneedsalotofcomputingtime．Soinordertoi

6、mprovetheunderstandingthevertically-loadedorlateral-loadedbehaviourofbarrettebehaviourfurther,preliminaryresearchesonbarrettesarecarriedoutinthispaper．Thismethodisvariationalmethod，whichwillbemuchfasterandmoreefficiencythanothermethod．Firstlyweusegaussintegralmetho

7、dtodispersetheleastpotentialenergyofbarrettepilegroup，withthehelpofverticalsettlementfiniteseriesandMindlin’Sequation，wederivedverticalload—settlementsolutionofbarrettepilegroup．Thismethodisaapproximatethree-dimensionalmethodandalsocanconsideritsnon—axisymmetricalc

8、ross—section．Withtheaidofthesolution，thebarrettebehaviourisanalyzedpreliminarily．Atthesametime，theprogramcorrespondingtotheproposedmethodiscompil