柔性基础下复合地基下卧层沉降特性的数值分析

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1、第24卷第1期岩土力学Vol.24No.12003年2月RockandSoilMechanicsFeb.2003文章编号：1000－7598－(2003)01―0053―04柔性基础下复合地基下卧层沉降特性的数值分析杨涛（上海理工大学城市建设与环境工程学院，上海200093）摘要:采用复合本构有限元和传统有限元两种计算模型，通过不同桩土模量比和置换率条件下复合地基、双层地基、人工均质地基下卧层沉降与天然地基相应计算结果的比较，系统地研究了复合地基下卧层的沉降特性，并在此基础上建立了相应的计算方法。关键词：复合

2、地基；双层地基；天然地基；下卧层中图分类号：TU431文献标识码：ANumericalanalysisofsettlementcharacteristicsofunderlyingsoillayerofcompositegroundunderflexiblefoundationYANGTao(DepartmentofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai2

3、00093,China)Abstract:Thesettlementcharacteristicsoftheunderlyingsoillayerofcompositegroundarestudiedsystematically;throughcomparisonofthesettlements,bypropernumericalmodelingtestsforcompositeground,two-layeredsoil,artificialgroundandnaturalgroundwithdiffere

4、ntimprovementparameters,suchasreplacementratioandelasticmodulusratiobetweenpileandsoil.Finally,anewsettlementcalculationmethodforunderlyingsoillayerofcompositegroundisproposed．Keywords:compositeground;two-layeredsoil;naturalground；underlyingsoillayer合地基下卧层沉

5、降特性非常困难，本文利用数值试1前言验的独特优势，通过复合地基下卧层沉降与双层地近年来，复合地基加固技术在公路建设中得到基、人工均质地基和天然地基相应计算结果的比较，了广泛应用，复合地基理论研究引起工程界和学术对复合地基下卧层的沉降特性进行了深入系统的研界的广泛关注。目前，工程设计中往往将复合地基究，在此基础上建立了柔性基础下复合地基下卧层的沉降人为地分为加固区压缩量和下卧层压缩量两沉降的计算方法。部分分别计算。与复合地基实践的快速发展相比，2复合地基沉降的数值分析方法复合地基沉降理论研究相对滞后，进展也较为

6、缓慢，特别是下卧层沉降计算研究更为滞后。由于无法准路堤荷载下群桩复合地基的沉降分析实际上确把握下卧层的附加应力分布，现有的应力扩散法、是三维问题，可采用三维有限元计算。因三维分析[1]等效实体法和改进Geddes法很难应用于工程实工作量太大，难以实现多参数方案的数值试验。由[2]际，因此，规范中规定按天然地基计算。于复合地基中桩往往采用三角形或正方形等规则方对于较为深厚的软土地基，复合地基沉降主要式布设，因此，可以按笔者建立的复合本构有限元[3]发生在下卧层。因此，必须对下卧层沉降计算予以法简化为平面应变问题

7、进行分析。高度重视。鉴于通过室内和现场试验系统地研究复复合本构有限元法，是将加固区视为由桩和土收稿日期：2001-12-27基金项目：上海理工大学博士科研基金资助项目作者简介：杨涛，男，1962年生，博士，高级工程师，主要从事岩土工程、路基工程和地基处理方面的教学和科研工作。54岩土力学2003年scs两相组成的均质各向异性的复合材料，即将加固区在（6）～（7）式中，[S]和[S]中的元素与u、csc“均质化”，通过恰当的方式建立反映复合地基加u及[D]和[D]中的元素有关，具体计算见文献[3]。固区整体特性

8、的本构方程，在此基础上应用数值法2.2非加固区的本构方程求解。复合本构有限元法考虑了加固区桩土相互作非加固区的计算同传统有限元法，采用实际土用及其对下卧层的影响，可以达到与三维有限元法体本构方程。[4]同等的计算精度，单元划分不必考虑桩的存在，3数值试验的条件与方案节点未知量大为减少，非常适合于复合地基的沉降分析。3.1计算方案2.1加固区复合本构方程的建立为达到研究复合地基下卧层沉降特性的目的，在