刚性桩复合地基竖向承载特性分析_池跃君

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1、第20卷第4期工程力学Vol.20No.42003年8月ENGINEERINGMECHANICSAug.2003文章编号：1000-4750(2003)04-0009-06刚性桩复合地基竖向承载特性分析*池跃君，宋二祥，陈肇元(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：为研究刚性桩复合地基的承载机理，利用有限元程序，对刚性桩复合地基在竖向荷载下的轴力、沉降特性进行了计算分析，着重讨论了桩身轴力、基础沉降等随垫层厚度、垫层模量、桩长、土体模量及桩间距等因素变化的规律，并在此基础上对刚性桩复合地基设计

2、参数的选取原则进行了讨论。关键词：刚性桩复合地基；沉降；有限元中图分类号：TU473.1文献标识码：AANALYSISOFBEARINGPERFORMANCEOFRIGIDPILECOMPOSITEFOUNDATIONUNDERVERTICALLOADSCHIYue-jun,SONGEr-xiang,CHENZhao-yuan(Dept.ofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Therigidpilecom

3、positefoundationconsistsoftheraft,thepiles,thefoundationsoilandthecushionbetweentheraftandthepiles.Researchontherigidpilecompositefoundationisatpresentstillinadequate,andtheknowledgeonitsworkingmechanismisquitelimited.Inthispaper,theworkingperformanceo

4、frigidpilecompositefoundationisanalyzedbyusingthefiniteelementmethod.Factorsinfluencingaxialstressofpilesandsettlementsofrigidpilecompositefoundationunderverticalloadarestudied.Theinfluencefactorsincludecushionthickness,cushionmodulus,pilelength,soilmo

5、dulus,pilespacing,etc.Thedesignprinciplesofcompositefoundationareproposed.Keywords:rigidpilecompositefoundation;settlement;finiteelementmethod刚性桩复合地基(图1)得到广泛的应用，在工[1][2]程设计中，与承载力及变形有关的各项系数的取值大多凭经验确定，解析解答往往难以给出，相对来说数值方法是一种强有力的工具。文[2]对刚性桩复合地基模型试验的应力场、变形场

6、、桩身轴力等进行了数值计算拟合，文[4~5]对不同垫层厚度的情况作了数值计算分析。本文利用数值方法对刚性图1刚性桩复合地基示意图桩复合地基的垫层、桩长、土体模量及桩间距等对Fig.1Sketchofrigidpilecomposite-ground基础沉降、桩身轴力的影响进行了分析。———————————————收稿日期：2001-12-06；修改日期：2002-04-04基金项目：北京市自然科学基金资助项目(8982011)作者简介：池跃君(1971)，男(满族)，辽宁人，博士，从事复合地基研究；

7、*宋二祥(1957)，男，河北人，教授，博士，系主任，从事基础工程与地下结构研究；(Email:songex@tsinghua.edu.cn)陈肇元(1931)，男，浙江人，中国工程院院士10工程力学1模型参数的取值但变化幅度不大，复合地基承载力特征值与桩基相差不多。沉降对垫层厚度、模量的变化不敏感。本文计算采用Ansys有限元程序。单元选用20节点三维实体元。地基土与垫层为弹塑性Druck-Prager模型，桩土界面采用薄单元。桩与承7台为线弹性模型，桩与承台：E=2×10kPa，m=0.2，2桩

8、径d=0.4m，承台面积10.4×10.4m，厚度为4m。根据大量工程情况，土的力学参数按文[5]选取：o3c=40kPa，f=20，g=20kN/m，m=0.25。垫层：o3c=0，f=40，g=20kN/m，m=0.2。薄单元参数同地基土。计算域从桩端平面起向下20m，从基础边图4垫层厚度、模量与中间桩桩身应力关系缘起向外20m。以上的参数作为基本值不变，其余Fig.4Axialstressofmid-pilesfordifferentH&Esc桩身应力kPa参数