文档介绍：学校代号:10532
学号:S10011110
密级:
湖南大学硕士学位论文
基于能量法的高承台桩基沉降计算
方法研究
学位申请人姓名: 杨雨晴
导师姓名及职称: 赵明华教授
培养单位: 土木工程学院
专业名称: 岩土工程
论文提交日期: 2013 年 5 月 30 日
论文答辩日期: 2013 年 6 月 2 日
答辩委员会主席: 陈昌富教授
II
Settlement calculation of pile foundations with elevated caps by
energy method
by
YANG Yuqing
.(Hunan University)2010
A thesis submitted in partial satisfaction of the
Requirements for the degree of
Master of Engineering
in
Geotechnical Engineering
in the
Graduate School
Of
Hunan University
Supervisor
Professor Zhao Minghua
May, 2013
III
湖南大学
学位论文原创性声明
本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的
研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或
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作者签名: 日期: 年月日
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2、不保密□。
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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日
I
基于能量法的高承台桩基沉降计算方法研究
摘要
桩基础在路桥建设工程中应用广泛,高承台桩基又是桥梁工程中极为常见的
基础型式。然而高承台桩基的沉降计算是桩基设计理论中的难题之一。近年来,
国内外许多学者就该问题进行了大量研究,也提出了一系列适用于不同工程环境
下的沉降计算方法,但从能量传递的角度考虑该问题的研究工作鲜见报道。为此,
本文拟采用能量法原理分析高承台桩基的沉降问题,提出一种行之有效的沉降计
算新方法。主要研究内容如下:
本文首先总结了桩基础在竖向荷载作用下的沉降性状和国内外已有的诸多沉
降计算方法,进而从能量传递的角度对高承台桩基的沉降计算进行分析探讨,建
立了承台—桩基能量差分方程,并将基于 Cooke 原理的各基桩相互作用下桩侧单
位厚度土的等效刚度系数代入方程求解。其次,将承台—桩—土变形协调关系及
桩端边界条件作为收敛条件与能量差分方程联立,迭代递推出基桩的桩身轴力与
位移。最后,利用 Matlab 数学计算软件对本文的计算方法编制了相应的程序,并
从荷载协调和势能最小两个方面探究程序收敛的策略,以保证计算程序的稳定性
及准确性。此外,本文引用工程中某桥梁高承台桩基的实际案例对文中计算方法
进行合理性对比验证及工程参数分析。对比分析表明:本文计算结果与工程实测
值较吻合,桩距、桩径及土质等工程参数的变化对高承台桩基沉降有着不同程度
的影响。因此,本文计算方法及程序设计的合理性得以验证,可为类似工程设计
和实践提供有益的参考。
关键词:桩基础;能量原理;承载性状;沉降计算;数据分析;
II
硕士学位论文
Abstract
High-cap pile foundation played an essential role in bridge and road engineering
with the wider application of pile foundation. Thus such hard problem raised in the
design theory for pile foundation as the calculation of settlement for high-cap pile
foundation. In recent years, ex