基于桩筏基础简化方法分析研究

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1、浙江大学硕士学位论文桩筏基础简化方法分析研究姓名：蒋建忠申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：温晓贵;杨晓军20060701☆☆☆浙江大学硕士学位论文☆☆☆摘要桩筏基础是高层建筑广泛采用的一种重要的基础型式，关于桩筏基础与地基共同作用的研究受到学术界和工程界的普遍关注。虽然人们对该课题己进行了大量分析与探讨，研究成果显著，但由于其涉及因素很多，十分复杂，目前许多问题尚未圆满解决。计算机的飞速发展，使得人们在进行试验研究的同时，有可能通过理论分析来进一步认识、发现桩筏基础与地基共同作用的机制，研究探讨有效、实用的分析方法，以达到为工程服务的目的。随着我国经济建设的发

2、展，沿海地区高层建筑的建设正处于高速发展时期。沿海地区常为软弱地基，常需要对成百上千根桩进行沉降分析。传统有限元法和边界元法都需要对桩进行单元划分，需要建立很大的桩土刚度矩阵，因此不适用于大规模桩筏基础的分析。本课题主要任务是研究适合于大规模桩筏基础非线性简化分析方法。本课题主要进行以下工作：首先对现有的各种单桩沉降的计算方法进行综述，讨论了各方法的优缺点及其适用范围；提出考虑桩土相互作用非线性的单桩分析方法，为后文的群桩沉降分析作理论上的铺垫。其次，使用相互作用系数的方法分析群桩系统的沉降可以大大减少计算时间。由于Poulos提出的相互作用系数的方法没有考虑桩的“加

3、筋”和“遮帘”作用，因此群桩的计算沉降通常比实测值要大。本文提出考虑了桩的“加筋”影响的相互作用系数的简化计算方法，并通过修正桩一桩之间地基的剪切模量来考虑桩的“遮帘”的影响。经过实例分析比较，证明该计算方法可以给出更符合实际情况的相互作用系数。最后，本课题提出一种分析大规模桩筏基础非线性变形的简化分析方法。研究了群桩沉降的主要计算参数一桩周土的弹性模量和泊松比的确定方法，提出一种通过单桩现场实测荷载位移曲线，使用遗传算法反分析土的材料参数的实用方法。同时在桩筏基础沉降分析中，充分利用单桩载荷试验曲线，将它用于桩筏基础的非线性分析中，从而使得沉降预测结果更符合工程实际

4、情况。本文将筏板假定为弹性薄板。筏板下的群桩假定为相互作用的非线性弹簧，使用双曲线函数拟合载荷试验的争s曲线，并用它来模拟桩在荷载下的非线性响应。采用相互作用系数法分析桩一桩间的相互作用，同时考虑桩的“加筋”对相互作用系数的影响。为了简化计算，采用多项式拟合桩一桩和桩一土相互作用系数。使用弹性半空间或有限层理论分析土节点间的相互作用。经过实例分析比较，该方法不但可以节省大量机时，而且可以得到较满意的预测结果。通过上述研究，本课题成功解决了大规模桩筏基础非线性沉降分析问题，使得对大规模桩筏基础沉降分析变得十分方便。同时，将试桩载荷试验结果运用于群桩沉降分析中，使得桩筏基

5、础的沉降结果更符合实际工程情况。因此，本文的研究具有极大的理论和实用价值，有着十分广阔的工程应用前景。关键词：群桩沉降桩筏基础相互作用非线性☆☆☆浙江大学硕士学位论文☆☆☆AbstractPiledraftfoundations，whichisextensivelyused，isanimportantfoundationpattemofhighrisebuildingsTheresearchesontheinteractioncharacteristicsofpiledraftfoundationsandthesoilhavebeenbeingpaidcloseatt

6、entiontobyacademicandengineeringcircles．Thoughalotofachievementsinthefieldhavebeenobtainedinrecentthirtyyears，manyproblemsremainunsolvedfurtheircomplexnature．Withtherapiddevelopmentofcomputer，itispossibletorealizefurthertheinteractionmechanismbytheoreticalanalysisandtotrytofindoutreason

7、able，practicalandeffectiveanalyticalmethodsofpiledraftfoundations．Alongwiththehighspeeddevelopingofcountryeconomic，moreandmoreskyscrapersarebuiltincoastalarea．Hundredsandthousandspilesarenecessarytosupportbiggerandbiggerstructuralloads．Traditionalthefiniteelementmethodsandthebo