文档介绍：浙江大学
博士学位论文
群桩基础在饱和软土地基中的工作性状研究
姓名:程泽海
申请学位级别:博士
专业:岩土工程
指导教师:陈云敏
20030601
群桩基础在饱和软土地基中的工作性状研究要摘饱和软土地基中群桩基础工作性状的研究一直是岩士工程中的一个重要课题,本文对存在较厚软弱下卧层的桩土筏结构体系,考虑桩端下卧层土体的固结对桩筏基础工作性状的影响,研究揭示了基础内力、变形和桩顶反力随时间的变化规律。确定群桩中的单桩刚度是桩基分析中的关键。桩土筏结构体系在竖向荷载作用下,其桩顶沉降主要是由桩身压缩和桩端沉降组成,而桩端沉降是由桩端下卧层的固结产生,因此,群桩中单桩的刚度随桩端下卧层的固结而变化。为简化分析,本文将桩身范围内的土体看作一渗流场,不考虑桩间土的固结,将桩问土层作为桩端下卧层的半透水边界,桩端下卧层的固结沉降计算采用半透水边界三维固结问题的解,从而确定群桩中的单桩刚度随时间的变化。为此,本文采用虷浠患际跬频汲霭胪杆呓绨肟占涞鼗陀邢薏愕基分别在点荷载、环形荷载、圆形均布和条形分布荷载作用下的固结解,其他分布荷载形式的解也可通过对点解的积分求得。,验证应用半透水边界固结解计算桩端下卧层沉降的可靠性。首先,采用有限元法分析了饱和软土中垂直受荷单桩的承载力与变形特性。考虑土的固结影响,了解单桩在竖向荷载作用下桩顶沉降、桩身轴力和桩侧摩阻力随时间的变化规律以及桩侧土体中初始超静孔压分布。结果表明,在不考虑土的剪胀性条件下,单桩的沉降主要是瞬时沉降,土体固结的影响很小,桩顶荷载主要以剪应力形式传递到桩侧土体中。其次,,了解筏板内力和变形以及桩项反力随时间的变化规律。研究了地基中的初始超静孔压的分布和孔压消散规律。结果表明,桩端下土体为二维渗流,而桩长范围内土体可近似为一维竖向渗流。最后,将半透水边界有限层地基平面应变问题的解与有限元结果进行比较,发现桩端下卧层的初始超静孔压分布基本一致,满足地基中的应力场和渗流场相似条件,说明应用半透水边界的固结解计算桩
端下卧层的沉降是合理的。通过近似模拟桩土筏体系在竖向荷载作用下的应力场和渗流场,建立了桩端下卧层固结沉降计算模型,应用半透水边界地基固结解,得到桩端下卧层任意时刻有效应力和总应力计算公式,按分层总和法计算桩端下卧层固结沉降,进而确定任一时刻群桩中的单桩刚度。然后,将其凝聚至筏板底边界。最后,对筏板进行有限元分析。⒎ぐ迥佣群妥シ戳λ媸间的变化规律。将该分析方法应用于两个工程实例,分析表明本文的分析方法有一定的实用价值。关键词:群桩基础;固结;共同作用;积分变换
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第一章绪论§研究背景在沿海地区,上部土层一般为深厚饱和软粘土,而建立在这种地基上的多层和高层建筑或高耸构筑物普遍采用桩筏或桩箱基础,但其工程桩未穿透整个软弱土层,桩端下存在较厚的可压缩饱和土层如图所示。这种条件下桩筏基础的工作性状涉及到上部结构、筏板、桩和饱和土之间的共同作用,并满足在相互接触部位的变形协调条件。由于桩侧和桩端下存在较厚的软弱粘土层,而饱和地基土是两相体莆狟介质捎谒拇嬖诙哂泄探崽匦裕诮ㄖ锏氖┕ず褪褂闷诩洌诟郊佑α作用下土体产生超孔隙水压力,孔隙水的消散有一个时间过程,地基变形是一个时间函数,桩、地基土、基础和上部结构四者之问产生相互影响。施工完成后,地基的变形仍有发展,从而引起筏板及上部结构内力的变化。因此,这种桩筏体系的内力和变形变化规律是一个随时间不断发展变化的过程,”为,对存在软弱下卧层的桩筏基础进行研究能揭示桩筏体系的工作性状随时问变图桩土筏共同作用示意图浙江人学博卜学位论文群桩基础在饱和软鼗械亩∽餍宰囱芯可压缩饱和十层基岩
化规律,研究桩端下卧层的固结对桩筏体系的工作性状的影响有十分重要的实践意义。另一方面,随着经济的发展,建筑功能要求多样化,上部结构型式日趋复杂,与之相适应的桩筏基础也发生了很大的变化。高层建筑中,上部结构的荷载和结构体系往往差异较大,出现了厚筏板、超厚筏板和变厚筏板,如上海某发电厂的锅炉基础的底板达到了。高速公路桥头路段采用桩长渐变的桩承式路堤桩,以避免桥头出现跳台现象。这些变化都对群桩体系的设计和分析提出了新的要求。常规的设计方法先把上部结构隔离出来,并用固定支座来代替基础,求得上部结构的内力和变形以及支座反力:接着把支座反力作用于基础上,用材料力学方法求得地基反力俣ǖ鼗戳κ窍咝苑植嫉模佣玫交〉哪诹捅湫危再把地基反力作用于桩上来设计桩数或校核地基强度和变形,这种设计方法忽略了桩