非均质地基中桩筏基础共同作用非线性分析

《非均质地基中桩筏基础共同作用非线性分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、同济大学土木工程学院博士学位论文非均质地基中桩筏基础共同作用非线性分析姓名：江杰申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：黄茂松;顾倩燕20080701摘要桩筏基础能有效地减少建筑物的沉降，提高地基的承载力，并以其抵抗复杂荷载的特殊本领以及对各种地质条件的良好适应性，而成为土木建筑工程中一种主要的基础形式。但由于桩筏基础是一个十分复杂的系统，影响其受力变形特性的因素很多，目前的理论研究还明显地落后于工程实践的发展，尚未形成较为完善的分析方法。因此如何合理地设计桩基础，做到既经济又安全，是目前岩土工程界的重要研究课题之一．本文首先回顾了桩

2、筏基础共同作用相关研究现状。在此基础上，分别提出了非均质地基和层状地基中桩筏基础共同作用非线性分析方法，并运用有限元，离心模型试验等综合手段系统地研究了桩筏基础的桩土荷载分担荷载、传递特性等工程性状，对工程实践具有参考价值。本文的创新性研究内容主要包括几个方面：(1)在非均质地基中，基于剪切位移法，考虑地基强度沿深度线性变化的特性和桩土间的滑移现象，推导了竖向荷载下单桩沉降的解析表达式。在此基础上研究了荷载水平对桩一桩相互作用系数的影响，提出了考虑桩土界面滑移的相互作用系数的表达式。对筏板和土的接触面进行单元离散，分析了桩一桩、桩一土、

3、土一土的相互作用关系，推导了桩土体系刚度矩阵，得到了刚性筏板群桩基础荷载沉降关系和桩、筏板各自分担的荷载。(2)在层状地基中，基于Wmkler地基模型，考虑桩土作用的非线性特性，利用剪切位移法和传递矩阵法建立单桩的荷载位移传递矩阵。考虑“遮拦效应’’对群桩相互作用系数的影响，得到了层状地基中群桩竖向位移和内力。(3)采用积分变换和传递矩阵推导了层状弹性体系轴对称问题基本解。考虑桩一土一筏之间的共同作用，基于Mindlin板理论，分析筏板和土相互作用时，．土体的柔度矩阵计算采用层状弹性体系基本解，提出层状地基上桩筏基础的有限元分析方法，得

4、到层状地基中桩筏基础竖向位移和内力。(4)提出改进的分层地基模型，得到往复荷载作用下桩筏基础的沉降特性，并把本文的简化方法应用到实际工程分析。(5)利用桩筏基础离心模型试验，全面地考察桩土之间的荷载传递规律和桩一土一筏的相互作用机理，分析刚性桩筏基础在竖向恒荷载和往复荷载作用I摘要下的荷载沉降规律、桩土荷载分担以及筏板和群桩的内力，并以用来验证简化方法的正确性。关键词：桩筏基础，共同作用，删er地基模型，剪切位移法，脚in解，层状弹性体系，离心模型试验IIABSTRACTPiledraftfoundationisusedtodecrea

5、sesettlementandadjustedtherelationbetweenstrengthanddeformation．Ithasbeenprovedtobeeconomicalinengineeringpractices．Duetothecomplicatedstructuresofthisfoundation,it’SdifficulttOmakeaccurateanalysiswi也existinganalysismethod．Tillnow,completeddesigntheoryandcalculationmetho

6、dhaven’tcomeintobeing．Thedevelopmentintheorydropsbehindpracticesevidently．Therefore，moreattentionhasfocusedontheissueofdesignthepiledraftfoundationeconomicallyandsafely．Inthispaper,theresearchofpiledraftfoundationistakenareviewfirstly．Thenasystemicresearchontheworkingbeh

7、aviorsofpiledraftfoundationinnon-homogeneoussoilandlayeredsoft，suchasloadsharingcharacters，loadtransfercharactersetc．，ismadewithanalyticmethod,finiteelementmethod，andcentrifugetestsetc．Theresultsareusefulinpracticalengineeringandcallbereferencesfordesigners．Thestudiesoft

8、hepaperconsistofthefollowingparts：(1)Consideringthestrengthofsoilvaryingalongthedepthandtheslipbetweenp