浅论沉降控制复合桩基分析计算理论与可靠度研究

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1、同济大学博士学位论文沉降控制复合桩基分析计算理论与可靠度研究姓名：李韬申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：高大钊20040601摘要沉降控制复合桩基是基于桩卜共同作_【；{j承担上部结构荷载机理上的一种特蛛基础形式，在我国软十地基中得到了』’泛赢_l_}j。上海已经将其列入了}．稃建设规范《地基基础设计规范》(DGJ08—11-1999)中。其优点在‘r充分利用和I发挥了群桩承载力和控制沉降的能力，减少了崩桩数最，人人降低了L程造价，并可减少对环境的影响。本文内容主要包括三大部分：第一部分，沉降控制复台桩基]”作机理分析，包括第二章和第三章：第。部分，沉降控制复合桩基原型试

2、验研究及对原'弘试验中发现的问题的理沦分析，包括第四章、第五章和第六章：第二部分，沉降控制复合桩摹可靠度方法及分项系数设计方法研究，包括第七章和第八壶。论文第一部分中在前人研究』：作的基础上，讨论了沉降控制复合桩基共同作用计算的一般方法，并提出两种已有方法的改进方法，分析了各种方法的优缺点。论文第+部分中，结合原位试验结果，探讨了沉降控制复合桩基的一般T作性状。在原传试验中发现了～些突出的问题，丰要有：1，沉降控制复合桩基桩端持力层的刚度会对复合桩基的承载力发挥起重要作川；2，沉降控制复合桃基承载力友挥在帮体1．作性状上表现山显并的“时恻效应”特征；3，按照上海1．群建设规范《地

3、基基础设计规范》(DGJ08．11-1999)设计的复合桩基，总体安全系数较高，在一定程度上增大r经济投入；4，尽管沉降控制复合桩基可以提高经济效益，但是针对相关资料的分析表明，承台F地基十体持力层的埋深会对复合桩基的投资产生较火影响，若持力层埋深越犬，则复合桩基投资会相应增加，甚至会超过按照纯桩基设计的投资；5，【==I前不同学者提出了几种沉降控制复台桩基设计方法，但是是基于币同的桩士局部安伞度定义的，设计应用上可能存在山入。针对这些问题，本文主要做了以F』L点E作，对L述问题加以分析，主要有：l，运用三维弹塑性有限元j‘具，对可能影响复合桩基承载力发挥的因素做了比较分析：2，

4、通过平面应变‘维有限元分析，讨论了土体固结效应对复合桩基桩十分担的影响，证明r“时间效应”的存在，进一步提出简化力学模型，对复合桩基整体l：作性状的“时fHJ效应”进行模拟：3，对原位试验建筑物的整体安全度随时间、荷载的变化做了分析，结果表明，按照按照上海r程建设规范《地基基础设计规范》(DGJ08一11．1999)设计的复合桩基是偏于安全的，砹计中可以进～步的减少桩数，提高经济效益。4，针对常用的承台底地基持力层②l层埋深对复合桩基投资的影响问题，提出了经济分析模型，并结合算例，给出了②1层埋深的“临界深度”，超过这个深度则复合桩基投资将人]‘纯桩基投资：5，针对目前不同设计方

5、法的荠异存在，并根据经济适_【；}j性的探m本文尝试将不同设计方法结台起来，给出一种基丁安全度与经济适用性考虑的统一设计方法。论文第三部分主要在第一部分研究内容的基础上探讨了基—r沉降控制复合桩基兆同作川分析f向可靠度分忻方法利系统可靠度理沦框架。进l叮基丁单极限状态可靠度分析方法提出了沉降控制复合桩基分项系数殴汁方法。按照总体安全系数波计方法在概念I容易为厂人f弹人员接爱，{n不能根本上反映地基基础”J能存住的久效风险。而按燃可靠度方法进行设计的万法则更加科学全面，并为近年米的设计规范所采J{_}j。目前按照可靠度方法设计复合桩基的方法尚未引入上海《地基基础设计规范》，理论研究

6、上尚需做深入研究r作。本文在复合桩基共同作用计算方法的基础I’，提出可考虑桩士各臼安全度的单极限状态方枵可靠度分析方法，并对随机变量变异性的影响做了深八分析。尽管如此，仍不能实现沉降控制复合桩基可靠度的完全分析，沉降控制复台桃基的撒限状态必然足以承载力极限状态、沉降控制极限状态和差异沉降极限状态三种极限状态综台控制的结果，欲实现完全的可靠度分析，就需要引入系统可靠度分析方法。本丈尝试建立了沉降控截复合桩基系统可靠度分析方法的理论框架。若将可靠度分析方法的结果_q{丁I‘程实践，首耍的是按照习惯给出分项系数1躞计方法。给山分项系数的关键足确定目标可靠性指标值。本文在承载力可靠度分析

7、方法基础上，提出了复台桩基召标可靠性指标值确定方法。迸一步的给出了复合桩基分项系数计算的完全uJ靠度方法和不完全可靠度方法。依据所确定的目标可靠性指标值，本文X进一步的采蹦两种分项系数计算方法探讨了随机变量变异性对分项系数的影响。将沉降控制复台桩基分项系数计算方法退化到纯桩基情况的计算表明，本文提出的分项系数计算方法理论上是_Lf=确的，可以；；{j于I氍实践。关键词沉降控制复合桩基共同作用适用性统一设计方法可靠度一般计算方法原位试验时间效应安全度系统可靠度目标可靠性指标分项系数