竖直和水平同时受荷壁板桩承载特性的变分法分析

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1、河海大学硕士学位论文竖直和水平同时受荷壁板桩承载特性的变分法分析姓名：陆波申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：雷国辉20080301摘要摘要近年来。随着壁板桩的应用，相关研究也在逐步展开，有关其承载特性方面的研究，已经取得了一定的进展，但现有的研究成果仅限于受竖直荷载单独作用时的竖向承载特性和水平荷载单独作用时的水平承载特性，竖直和水平荷载同时作用的壁板桩承载特性的研究，目前还未见有报道。因此，为了加深对壁板桩承载特性的理解，本文利用变分法对受竖直和水平荷载同时作用的壁板桩承载特性进行了研究。本文首先推导水平荷载单独作用、竖直和水平荷载同时作用的壁板桩群桩体系的

2、总势能方程，然后对竖直荷载单独作用、水平荷载单独作用以及竖直和水平荷载同时作用的壁板桩群桩体系的总势能方程进行总结，得到任意荷载(弯矩除外)作用下壁板桩群桩体系总势能方程的统一表达式。利用高斯积分法对总势能方程进行离散，通过引入桩的竖向位移插值多项式、水平位移插值多项式以及Mindlin位移解，利用变分法推导出受任意荷载作用的壁板桩基础承载特性的近似三维解答，该解答考虑了壁板桩桩身截面的力学非对称性以及剪切变形的影响。根据壁板桩承载特性解答的推导过程，用FORTRAN语言编制了相应的程序，进而分析了多种因素对受竖直和水平荷载同时作用的壁扳桩单桩及群桩承载特性的影响，包

3、括长宽比、桩径比、桩土弹模比、泊松比、桩间距、承台等。另外，着重分析了水平荷载对壁板桩单桩及群桩竖直承载特性的影响以及剪切变形对壁板桩单桩及群桩承载特性的影响。结果表明，水平荷载对壁板桩单桩竖向承载特性的影响与水平荷载的大小、方向有关，其影响表现出明显非对称性，在同样大小的水平荷载作用下，壁板桩短边一侧受到水平荷载的影响比长边一侧的大；受竖直和水平荷载同时作用的壁板桩群桩，即便群桩在平面上呈对称布置，由于作用于群桩的外荷载呈非对称性，群桩承载性状表现出明显的非对称性；剪切变形对壁板桩承载特性的影响很小，分析中可以不考虑剪切变形的影响。关键词：壁板桩；竖直承载特性；水平

4、承载特性；变分法；三维分析；Mindlin解；剪切变形；承台；单桩；群桩；摘要ABSTRACTRecently,barretteshavebeenusedwidelyallovertheworld．Alotofresearcheshavebeencarriedoutontheirload—carryingbehaviour．Atpresent，ailthoseresearchesareIimitedtoveaicaIload—carryingbehaviourofverticallyloadedbarrettesandlateralload．carryingbehav

5、iouroflaterallyloadedbarrettesrespectively．Undersimultaneousveaicalandlmeralloads．barrettebehavioarisnotreporteduntiJnow．Soinordertoimprovetheunderstandingofbarrettebchavionr,preliminaryresearchesOllverticallyandlaterallyloadedbarrettesarecardedoutinthispaper．ThemethodusedinthispaperiSv

6、ariationalmethod．Firstlywederivedthepotentialenergyequationsofbarrettepilegroup，includingtheequationoflaterallyloadedbarrenepilegroupandverticallyandlaterallyloadedbarrettepilegroup．ARerconcludingthoseequations，whicharetheequationofverticallyloadedbarrettepilegroup，theequationoflaterall

7、yloadedbarrettepilegroupandtheequationofverticallyandlaterallyloadedbarrettepilegroup，wederivedtheunifiedexpressionofbarrettepilegroupwhichbearanyIoad，weusedgaussintegralmethodtodispersethatexpression,withthehelpofverticalsettlementfiniteseries，IateralseRlementfiniteseriesandMi