基于刚性桩与柔性桩复合桩基的受力与变形性状研究

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1、浙江大学硕士学位论文刚性桩与柔性桩复合桩基的受力与变形性状研究姓名：唐朝文申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张忠苗2002.2.1摘要本文采用ANSYS有限元软件建立了二维和三维有限元模型，主要分析和研究了刚一柔组合桩基在受到均布何在作用下的刚性桩和柔性桩的荷载分担比、桩身应力分布、地基土应力场和位移场的变化规律，同时结合白荡海小区刚柔4桩承台荷板试验，分析了刚柔复合桩基中基础垫层、基础板所起到的应力平衡和变形协调作用。并指出碎石、砂混合垫层要比纯砂垫层使桩土共同作用的效果更好。论文还对刚性桩和柔性桩桩长选择、刚度匹配等因素进行了研究。本文结合工程实例，进一步地证实了刚一柔组

2、合桩复合地基应用的可行性。，f三维有限元模型较好的反映了组合桩基础的工作性状，从后处理的应力等值线和位移等值线图可以清晰地看到组合桩基的沉降和变形以及受力特点。本文的结论对组合桩基础的工程应用和设计有一定1的帮助。!、，革关键词：刚柔复合桩，受力碗变形，垫层ABSTRACTInthispaper,wesetup2-dimensionsand3-dimensionsfiniteelementmodelofrigidandsoftencompositepilesbyANSYS．Weputemphasisonanalysisandstudyofthelawofloadratio，piles

3、tress，andstressfieldanddisplacementfieldofsoilunderevenIoad．Atthesalnetime，combinedwithrigidandsoft4-pilesloadboardtest，weanalysetheactionofstressbalancedanddeformationharmonyofbasecushion，andweconcludecompositecushionofgravelandsandismoreeffectivethanonlycushionofsand．Atlastthispaperresearched

4、lengthchoiceofrigidandsoftpiles，andintensionmatchingetc．Weprovedthefeasibilityofrigid-softenpilescompositefoundationbyengineeringexamples．3-dimenstionsfiniteelementsmodelreflectsactionpropertyofcompositepileswell．Wecanknowclearlythesettlements，deformationsandstresscharactersofcompositepilesfrom

5、post—processstressisolinesanddiSplacementisolinesgraph．Theresultswillbehelpfulforengineeringapplicationanddesignofcompositepilesfoundation．Keywords：rigid-softenpilesstressanddeformationcushion浙江大学硕I屿±位论文第一章绪论1．1工程背景桩基础是一种历史悠久的基础使用型式，在土木工程中应用非常广泛。从古代的木桩开始发展到现在钢筋混凝土桩基础，可以说是随着人类社会的发展和经济的进步、科技的提高，桩

6、基础型式也在逐渐发展变化，以满足建筑物的需要。采用桩基础，目的就是提高建筑物地基承载力和控制建筑物沉降。特别是在深厚软粘土建造建筑物中，控制沉降尤为重要。但如果一味以增加用桩量来控制建筑物沉降，会造成不必要的浪费。因此如何在提高承载力和控制沉降之间找到一个契合点，是设计工作的重点。桩基设计的原则是在确保安全的前提下，即经济合理又施工方便。为此，很多学者和专家通过尝试各种不同的基础形式和地基处理方式以达到最佳的效果。对于软弱的天然地基，一般需要对地基进行处理或采用桩基础。地基处理方法不同，形成的人工地基性态也不同。经过处理形成的人工地基多数可归属为两类：一类是对天然地基土体的力学性质得

7、到普遍的改良，形成均质地基。如通过预压法、强夯法、以及换填法等形成的土质改良地基。这类地基承载力与沉降计算基本上同浅基础。另一类是在地基处理过程部分土体得到增强、或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基，它通常被称为复合地基。根据地基中增强体的设置方向可分为水平向增强体复合地基、竖向增强体复合地基。水平向增强体复合地基主要包括由各种加筋材料，如土工聚合物、金属材料格栅等形成的复合地基。竖向增强体习惯上称