文档介绍：摘要
桩基沉降计算是一个传统而又很有意义的课题。一直以来,国内外许多学者
提出了很多桩基沉降计算方法,但是,由于群桩基础受力和变形特性的复杂性,
没有任何一种计算方法能够在各种情况下都能得到比较满意的结果。目前,在我
国,工程上广泛采用基于线性变形体理论的单向压缩分层总和法来计算桩基沉
降,这种方法的关键是应力场的确定。以往采用实体基础法计算桩基应力,由于
过于简化,理论上缺乏严谨性,导致许多情况下计算结果偏大,因此新规范中引
入了理论上更加合理的法来计算群桩基础的应力和沉降。但是,目前有
关解特点和规律性详尽论述的文章较少,人们对其认识尚浅,工程设计
人员还很难对其计算结果进行较好地把握和判断。为此,作者编制了群
桩沉降计算软件,并利用它对解进行了较为全面的论述。另外,随着计
算机的发展,许多有限元软件应运而生,由于有限元理论上更加合理,作者还利
用对群桩基础的应力场进行了三维弹性有限元分析,以期能够使读者对
群桩基础的弹性解有一个全面的了解,从而可以更好地指导工程实践。
关键词群桩基础三维弹性有限元附加应力实体基础侧摩阻力
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研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表
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第一章群桩沉降概述
第一章群桩沉降概述
群桩沉降性状及影响因素
由摩擦桩与承台组成的群桩,在竖向荷载下,其沉降性状是桩、承台、地基
土之间相互影响的综合结果。
在高承台群桩条件下,群桩中各桩顶荷载通过侧摩阻力与端阻力传递给地基
土和临近桩,由此产生了应力重叠且改变了土和桩的受力状态,这状态反过来又
影响群桩侧摩阻力和端阻力的大小与发展过程,使之与单桩的情况不同。然而高
承台群桩侧摩阻力的荷载传递过程仍与单桩相近,即遵循随着荷载增大,侧摩阻
力从桩项开始逐步向下发挥。
在低承台群桩条件下,除了群桩产生的应力重叠会影响侧摩阻力和端阻力
外,由于承台与其下地基土的接触及接触应力的存在,使得桩、承台、地基土之
间相互作用趋于复杂。承台不仅限制了桩上部的桩土相对位移,从而使桩上部的
侧摩阻力减小,而且还改变了荷载传递的过程,即随着外荷载的增大,侧摩阻力
从桩中、下部开始逐步向上和向卜发挥川。同时一,承台底面接触应力也改变地基
土和桩的受力状态,进而影响侧摩阻力和端阻力。因此,低承台群桩效应改变了
单桩侧摩阻力从桩上部逐步向下发挥的荷载传递过程,也改变了侧摩阻力的大
小、分布、发展过程以及端阻力的大小、发展过程,同时,还使地基土受力状态
发生变化。
一般情况下,群桩的沉降包括桩身弹性压缩引起的桩顶沉降,桩侧应力传
递到桩端平面引起的桩端沉降,桩端应力引起的桩端沉降,各桩相互影响引起的
桩端附加沉降。低承台群桩的沉降就其发生的部位可划分为桩间土的压缩变形和
桩端平面以一地基土的整体压缩变形。
群桩的上述作用,不仅使得群桩承载力不能简单的看作为孤立单桩承载力的
总和,而且使得群桩沉降及其性状同孤立单桩有明显不同。这种作用影响和制约
着群桩沉降的各组成部分之间的比例关系和发展过程。因此,与群桩的其它问题
一样,群桩沉降性状也是一个非常复杂的问题。它涉及到众多因素,一般的说来,
可能包括群桩几何尺寸如桩间距、桩长、桩数、桩基础宽度与桩长的比值等,
成桩工艺,桩基施工与流程,土的类别与性质,土层剖面的变化,荷载的大小,
荷载的持续时间以及承台设置方式等。各种影响因素对群桩沉降的影响程度也不
相同。目前,在一些试验的基础上,人们对群桩沉降的研究已经取得了一定的研
究成果,但是,对于其中的不少因素,还有必要对其进行进一步研究。
第一章群桩沉降概述
群桩沉降计算的特点
限于桩基础沉降变形性状的研究水平,人们目前尚未提出能考虑众多复杂因
素的桩基沉降计算方法。桩基础设计,从根本上来说应该是关于桩基础的变形设
计,而不是目前所一直关心的承载力设计。基础工程的根本要