浅谈复合地基三维性状数值分析

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1、浙江大学博士学位论文复合地基三维性状数值分析姓名：温晓贵申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：龚晓南1997复合地基三维性状数值分析提要复合地基在我国各类土木工程中得到了广泛的应用，为促进复合地基实践的进一步发展，加强复合地基的理论研究，本文用三维有限单元对复合地基进行直接群桩分析，着重研究了复合地基的变形性状，并较为系统地分析了各种影响因素对其的影响。首先，总结了复合地基和桩基的理论及设计计算方法，应用相关的理论和方法，编制了对复合地基进行直接群桩分析的三维有限元程序。该程序具有以下特点：(1)用接触面单元模

2、拟桩体与土体之间的相互作用；(2)桩体单元采用1l／8非协调元，以克服“过刚”的现象；(3)土体的模型除线性弹性模型外还可选用Ducan．chan2非线性弹性模型和Mohr-coulomb弹塑性模型。：接着，采用三维有限元法对复合地基的三维性状进行了较为系统的分析，研究了复合地基的变形场特点，并与天然地基的变形场进行比较。对于带台复合地基，存在着最佳的桩土模量比、最佳长径比和合理置换率，本文对其影响因素进行了分析，并得出相应的数值可供工程实践参考。复合地基加固区的变形随着桩土刚度比的增大而减小，随着长径比的增加而增

3、大。复合地基下卧层压缩变形随着桩土刚度比的增大而增大，随着长径比的增加而减小；并且复合地基下卧层的压缩变形大于相应天然地基下卧层的压缩变形。对复合模量法的分析研究表明，复合模量法的变形场与群桩计算法的变形场是相近的，可用复合模量法进行复合地基的沉降计算，复合模量公式适用于不同的桩土模量比、长径比及置换率等情况。对分层地基中复合地基设计及变桩长设计进行了探讨。接着进行了复合地基计算深度的分析探讨，分析表明复合地基下卧层的计算深度在0～z。(z。为相应天然地基的计算深度)之间，文中给出了不同参数条件下的复台地基计算深度

4、的参考值。经过比较分析表明，用二维分析方法进行简化是有条件的，在基础长宽比较小(爿／厌；6)，特别是方形基础时，不宜用二维分析方法。最后，对两工程实例进行了分析，结果表明，计算值与实测值相近，说明土体采用Ducan．Chan譬非线性弹性模型能适合复合地基工程中应用。本文的创新之处在于将11／8非协调元应用于复合地基直接群桩分析，验证了复合模量法的实用性和复合模量计算的适用性，得出了复合地基计算深度的表达式及参考值，并就复合地基按二维分析和三维分析的区别进行了研究。^‘o／lNumericaIAnalysisofCo

5、mpositeFbundationThreeDimension’sPropertyABSTRACTThedefo订】∞tionbehaviorsofcompositefoundaIionarestudiedbVusIng3』DFEMproj善r锄，andtheinnuencesarealsostudiedinthisdissenation．AtfirSt，thelheoryofcompositefoundalionandpjlefoundationandttledesignofcomposiIefoundation

6、aresuⅡlmarized．Accordin2tothe如terrelatcdtheoriesandmethods，a3一DFEMprogramhasbeencompiled．T1lepro掣amhasIhefollowingcharacteristics：(1)Thecontactelementscanbeemployedtosimulatethepile-so订interacIjon；(2)1l，8non—conformingelementscanbeusedinthepiletoovercomeitsexc

7、essivefi皿ness：(3)Sonmodelcanselec￡Ducan—Chan2nonliilearelasticmodelandMohr-CbulombelastoDlasticmodel．Secondlv，tlledefo珊ationbehaviorsofcompositefoundationareanalVzedthfoughthe3一DFEMprogram．Therehasthebestmodulusofpile、tllebestoftllejengthofpileandlllereplaceme

8、n￡硒tioincomposicefoundanon。neiIlfluenceshaVebeenanalvzed。andsomedatahavebe∞obtained．Withtheincfementmodulus，thedefoHnationofcomDositefbundationandthedeibrmationofreinforcedareaared