浅谈层内竖向变剪模横向同性层状地基—基础共同作用分析

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1、湖南大学硕士学位论文层内竖向变剪模横向同性层状地基—基础共同作用分析姓名：钟杰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李刚20090421硕十学位论文摘要合理选择地基模型是共同作用分析中非常重要的问题。它不仅直接影响地基反力(基底压力)的分布和基础的沉降，而且影响基础和上部结构的内力和变形。随着现代工程建设的发展，对系统的开展不同地基计算模型对上部结构、基础及桩土共同作用的理论研究提出了更高的要求。在实际工程中，土层的性质并非是均匀的，而是沿水平和竖向变化的。本文在现有层状横向各向同性弹性半空间地基模型的基础上，对其作了进一步的改进；考虑了每一层内土的竖向剪切模量随土层深度非线性和

2、线性变化，以反映土层实际的非均匀性质。利用有限层法导出了竖向剪切模量随深度按指数规律变化的成层非均质土的层元刚度矩阵和竖向剪切模量随深度按线性规律变化的成层非均质土的层元刚度矩阵。在此基础上，本文探究了改进的地基模型对刚性承台一桩一土非线性共同作用的影响规律。在探究实践中，忽略桩与桩和桩与土相互作用这一次要因素，以单桩的非线性来反映复杂的桩一土非线性共同作用，而单桩的非线性描述又基于静载试验资料经过简化得到。通过结合工程的算例，研究了不同桩数和不同桩距工况下刚性承台和桩土共同作用问题。从给出的工程中特别关心的土的分担比、承台平均沉降等变化规律曲线表明：当桩数比较少或采用天然地基时，层

3、内剪切模量随深度变化的地基模型对基底沉降等影响较大，从而证实在实际工程中如果不考虑层内剪切模量随深度变化的设计，可能偏于不安全。本文还研究了当地表存在硬壳层时的情况，结果显示桩间土的分担比明显增大，承台沉降明显减小。因此，在承台底面下铺垫一定厚度的碎石层并经适当碾压，可大大提高承台的分担作用。关键词：层状地基；剪切模量；有限层法；桩一土共同作用；非线性Ⅱ层内嚷向变剪模横向同性层状地基—基础共同作用分析AbstractArationalchoiceofthefoundationmodelisaveryimportantissueininteractiveanalysis．Notonly

4、thatithasadirectimpactonthespreadandsettlementofsoilreaction(basepressure)，butitalsoaffectstheinternalforceanddeformationofthefoundationandsuperstructure．Withthedevelopmentofmodernengineeringconstruction，tocarryoutcalculationmodelssystematicallyfordifferentfoundationsputsforwardhigherrequiremen

5、tsonthetheoreticalstudyofsuperstructure，foundationandpile—soilinteraction．Intheactualproject，thenatureofthesoillayerisnotuniform，butvarieswithhorizontalandverticaldirection．Basedonthefoundationoftheexistinglayeredtransverselyisotropicandelastichalf-spacesoilmodel，thispapermakesafurtherimproveme

6、nt，takingaccountofthenon-uniformnatureinthatverticalshearmodulusofsoilateverylevelchangesnonlinearlyandlinearlywiththesoildepthtorespondtotheactualsoil．Finitelayermethodisusedtodeducethelayerelementstiffnessmatrixoflayerednon-homogeneoussoilwhoseverticalshearmodulusvarieswithdepthfollowingtheex

7、ponentiallawandthosevarieswithdepthfollowingthelinearlaw．Onthebasis，Thepaperexplorestheeffectregulationoftheimprovedfoundationsmodeltotherigidcap-piles—soilnonlinearinteraction．Intheresearchpractice，neglectingpile·pileandpile-soil