浅论基于单桩p-y曲线的侧向受荷群桩性状预测和研究

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1、同济大学土木工程学院博士学位论文基于单桩p-y曲线的侧向受荷群桩性状预测和研究姓名：张慧申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：杨敏20070601摘要侧向受荷桩在海洋工程、桥梁工程、土工建筑物(如桩基挡土墙、开挖支护和抗滑桩)等工程中有着十分广泛的应用。在众多侧向桩的计算方法中，p-y曲线法(p为桩身某点处的土体抗力，y为研究点处桩身侧向变形)是国内外分析侧向受荷单桩应用最多的方法。对于侧向受荷群桩，在单桩理想弹塑性p-y曲线基础上，利用土体抗力折减系数厶和地基反力模量折减系数踟对土体极限抗

2、力和地基反力模量进行折减，可以考虑群桩效应引起土体极限抗力的降低，从而得到群桩中各单桩的p-y曲线；再利用独立单桩在侧向荷载作用下的弹塑性解答和群桩中各单桩分配的荷载大小，就比较容易得到群桩中各单桩的性状以及群桩的整体性状。因此，在以上群桩性状预测思路的基础上，本文主要进行了以下两部分的工作：第一部分，本文在回顾侧向受荷桩现有分析方法、参数选取和极限抗力分布模式的基础上，采用基于统一极限抗力分布模式的封闭理论解和相应的有限差分程序FDLLP对侧向受荷单桩进行弹塑性分析，并且讨论了影响侧向受荷性状

3、的主要参数。第二部分，本文建立了一种三维有限元一无限元一接触面单元的非线性耦合数值模型，编制相应有限元程序APLLP(AnalysisProgramForlaterally10adcdpile)，详细分析了影响极限抗力折减系数厶、地基反力模量折减系数踟和荷载分配系数函的主要因素，如桩间距D、桩径d、群桩排数、各排桩在群桩中的位置、土的性质等等，给出了用于实际工程计算的各排桩折减系数厶、g埘和荷载分配研的设计参考值，并且从宏观角度(弯矩和侧移)和微观角度(应力场和位移场)分析了侧向受荷单桩、群桩与

4、土体的相互作用的全过程。最后通过一个实际工程算例，用有限差分程序FDLLP和本文给出的折减系数．磊、踟和荷载分配研设计参考值进行计算，并与实测值做了比较。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：侧向受荷桩，p-y曲线，土体极限抗力，有限差分法，有限元法AbstractABSTRACTNowlaterallyloadedpilegroups∽usedwidelyinOceanEngineering,BridgeEngineering,CivilEngineeringandsoon．Fo

5、rdesignoflaterallyloadedpiles，themethodofp-yconcepthaswidelybeenuesdaroundtheworldbasedonnon-linearWinlderfoundationmethod．Theconceptofp-multiplier(alsoeaUed脚weredescribedbyBrown嬲awayofaccountingforpilegroupeffectsbymakingadjus缸nentstop-ycurves．Using

6、thisconceptandnumericalmethodsinvolvingfinitodifferenceapproachforsinglepile,theperformanceofpilegroupslilteeasilyobtained．BasedOnthisapproach,thisthesisfocuses011thefollowingtwopartsofcontent：(1)Basedthereviewofcurrentlyamlytiemethodsforlaterallyloa

7、dedpiles,aspreadsheetprogramFDLLPinvolvingfinitedifferencebasedOff．thegenericU即isproposed,andthemainparamtersofFDLLParediscussed．(2)Inthesecondpratofthisthesis，athreedimensionalnonlinearunmeriemodelofthecoupledfiniteelement——infinitedement——contactin

8、terfacedementisestablished．Athreedimensionalprogram,APLLP，based011thismodel，isusedtoanalyzethemainparameters：厶，gh，移,usedtoaccountforgroupreductioneffectsundertheintlueneeofpilespacing(O)，pilediameter(d)，thenumberofrow,positionofeverylOWandtheproperty