浅谈长短桩复合地基褥垫层作用影响因素数值模拟分析

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1、西南交通大学硕士学位论文长短桩复合地基褥垫层作用影响因素数值模拟分析姓名：袁保军申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：于志强20100501西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要褥垫层作为复合地基的关键技术，目前国内外尚未对其作用机理进行系统深入地研究，更未形成比较完善的设计理论和计算方法。长短桩复合地基作为一种比较新型的复合地基形式，褥垫层作用以及影响因素的研究尤为重要。本文基于理论分析和数值计算，系统地研究了褥垫层作用机理及其对长短桩复合地基工作特性的影响，这对褥垫层厚度的合理设置、褥垫层材料的选择及复合地基的

2、设计具有重大的指导意义。长短桩复合地基的形式多种多样，本文针对刚一柔性长短桩复合地基研究，主要内容如下：1．综述了复合地基、长短桩复合地基以及褥垫层技术的研究现状。2．分析了褥垫层的作用机理，通过数值模拟和曲线拟合等方法总结出桩顶刺入褥垫层深度的经验公式。从复合地基位移协调出发，探讨了长短桩复合地基桩土应力比和荷载分担比的计算方法。3．通过工程实例，验证FLAC3D计算程序用于分析长短桩复合地基的可行性。利用FLAC3D计算程序分别从褥垫层厚度、弹性模量以及内摩擦角三方面进行研究，主要分析其对长短桩复合地基基础沉降、桩土

3、应力比、荷载分担比及桩顶刺入量的影响。本文得到如下结论：(1)针对某工程长短桩复合地基设计方案，为满足地基承载力要求的同时并尽可能减小沉降，求出褥垫层最佳厚度为15cm。(2)褥垫层厚度的增大和弹性模量的减小均使长桩承担荷载减少，短桩和桩间土承担荷载、桩顶刺入褥垫层深度以及基础沉降均相应增加。(3)褥垫层厚度的增大和弹性模量的减小均能使短桩的荷载分担比随荷载增加的速率增大，以充分发挥短桩承载作用。(4)褥垫层内摩擦角在30。一50。时对长短桩复合地基工作特性的影响较小，内摩擦角20。时，褥垫层的流动现象明显，不宜做为褥垫

4、层材料。关键字：长短桩复合地基；褥垫层；沉降；桩土应力比；荷载分担比；桩顶刺入量；FLAC；数值模拟西南交通大学硕士研究生学位论文第1I页mAbstractAsoneofkeytechniqueofcompositefoundation，Cushionwasn’tresearcheddeeplybyexpertsbothathomeandabroad．Socushiondidn’thavematuredesigntheoryandcomputingmethod．Theresearchaboutroleandimpactf

5、actorofcushionisveryimportantbecausethelong—short-pilecompositefoundationisanewformofcompositefoundation．Thisthesissystematicallyresearchedcushionmechanismofactionandeffectstocharacteristicsofthelong—short-pilecompositefoundation．Thisresearchhasgreatimportantforc

6、ushionrationalsetting，cushionmaterialselectionandcompositefoundationdesigning．Therearedifferentformsofthelong-short-pilecompositefoundations．TKsthesismainlystudiescompositefoundationwitllrigid—flexibleandlong-shortpiles：1．Literaturesummaryofcurrentresearchsituati

7、onaboutcompositefoundation,thelong-short—pilecompositefoundationandcushiontechnique．2．Analysismechanismofcushionandsummarizedempiricalformulaforpenetrationatcapusingnumericalsimulationandcurvefitting．Exploredcalculationmethodofthelong—-short·-pilecompositefoundat

8、ionstressratioofpiletosoilandloadsharingratio3．FeasibilityverifyingtestsofFLAC3Dcalculationprograminthelong-short—pilelcompositefoundationstudybasedonengineeri