基于刚性桩复合地基－筏板基础－上部结构共同作用性状研究

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1、刚性桩复合地基－筏板基础－上部结构共同作用性状研究重庆大学硕士学位论文学生姓名：张鹞导师姓名：邓安福教授专业：岩土工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二OO八年四月StudyonInteractionofRigid-PileCompositeFoundation,RaftandSuperstructureAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringbyZhangYaoSupervisor:Prof.Den

2、gAn-fuMajor:GeotechnicalEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2008中文摘要摘要复合地基的理论与应用是目前土木工程中比较活跃的研究领域，近十多年来，复合地基技术得到了较大的发展。由于复合地基中设置的增强体不同，所以各类复合地基的承载机理也不完全相同。其中，刚性桩复合地基是近年来使用较多的一种复合地基型式。所谓刚性桩复合地基就是用钢筋混凝土桩或素混凝土桩这样的刚性桩增强体与周围土体共同承担上部荷载而形成的复合地基。本文根据前人的研

3、究成果，采用一套解析模型分析刚性桩复合地基中桩－土－垫层的相互作用。同时，利用有限元法对上部结构－筏板体系进行分析。其中，筏板采用8结点Mindlin板单元模拟，上部结构采用空间杆系结构（梁单元）进行分析。再应用子结构法，将上部结构的刚度和荷载凝聚到筏板上，从而可以进行刚性桩复合地基－筏板基础－上部结构的共同作用整体结构分析。本文还运用上述基本原理，以团队原有程序为基础，在VisualC++平台上开发了面向对象分析程序OOAPRPCFRS（Object-OrientedAnalyticalProgramforRigidPileCompositeFoundation-Raf

4、tSystem），简称OOAP。本文程序主要进行结构的分析计算以及部分后处理，而结构分析的前处理主要通过大型有限元通用软件ANSYS来完成。在其完成前处理后，再通过本文程序的数据转换功能将其产生的前处理数据文件转换为本文程序的读入数据格式，从而进行本文程序的分析计算。随后，运用本文程序对一小算例进行了分析计算。通过其计算结果与试验结果、ANSYS计算结果的对比，对本文程序进行了程序验证。最后，利用本文程序，计算分析了在竖向荷载作用下，刚性桩复合地基－筏板体系在考虑上部结构共同作用时的筏板内力和沉降、复合地基中桩土应力分布、。研究结果表明，本文的解析模型和程序是切实可行的，

5、其计算结果比较令人满意，具有一定的实用价值。关键词：刚性桩复合地基，上部结构－筏板体系，共同作用，解析模型，有限元，面向对象分析程序Ⅰ重庆大学硕士学位论文Ⅱ英文摘要ABSTRACTThetheoriesandapplicationsofCompositeFoundationisaquiteactiveresearchfieldinCivilEngineeringatpresent.Nearlymorethantenyears,thetechnologyofCompositeFoundationhasobtainedconsiderabledevelopment.Asthe

6、compositesreinforcedinCompositeFoundationarevaried,theloadbearingmechanismofeachkindofCompositeFoundationisnotidentical.AsonekindofCompositeFoundation,Rigid-PileCompositeFoundationisdefinedtobeusedtosupportupperloadstogetherbyRigid-Piles(suchasreinforcedconcretepiles,concretepilesandsoon)

7、andsoilaround.Inthispaper,basedontheresearchofpreviousresearchers,anumericalmodelisusedtoanalysetheinteractionofthepiles,soilandcushionintheRigid-PileCompositeFoundation.Meanwhile,FiniteElementmethodisappliedtoanalysethesuperstructureandtheraft.Then,theraftisanalyse