基于刚性桩复合地基桩土协同效应的分析研究

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1、匿中国石油大学硕士研究生学位论文华东(申请工学硕士学位)刚性桩复合地基桩土协同效应的分析研究学科专业：培养方向：硕士生：指导教师：岩土工程岩土加固理论与技术尚琴琴战永亮(副教授)入学日期：2004年9月论文完成日期：2007年4月刚性桩复合地基桩土协同效应的分析研究尚琴琴(岩土工程)指导教师：战永亮副教授摘要刚性桩复合地基由于作用机理的复杂性，已有的研究成果还不能较好地满足工程实践的需要。因此，分别采用解析理论和数值模拟方法对刚性基础下无垫层和加入垫层两种情况时的刚性桩复合地基桩土工作性状进行了研究分析。提出无垫层复合地基的理论计算方法，其是在对桩体和土体单独

2、受力进行理论推导的基础上，联合应用Boussinesq和Mindlin应力解计算桩土受力时相互影响关系，最后根据桩土表面位移协调条件建立方程组求解。用VB对计算过程进行编程，并通过算例计算分析了土体反力分布变化情况和各种因素对荷载沉降曲线的影响。桩土表面与基础板之间加入垫层后，桩土工作性状发生很大改变，垫层性质对桩土分担起着关键影响，本文从极限平衡理论角度对刚性桩复合地基中垫层作用机理进行分析，推导出桩顶垫层厚度、垫层材料内摩擦角等参数对桩土应力分担比的控制公式，并在此基础上提出一种桩土应力比迭代计算方法及垫层优化设计方法。利用VB编程对算例进行计算，分析了垫

3、层厚度、内摩擦角及荷载水平对桩土应力比的影响。通过有限元软件对刚性桩复合地基在不同设计条件下的工作性状进行数值模拟，研究分析了垫层厚度、弹性模量及桩体强度等因素对桩土应力分担及沉降的影响。所提出的研究成果和分析结论在一定程度上与工程实践和现场试验吻合，对工程设计及施工有着一定的指导意义。关键词：刚性桩，复合地基，桩土应力比，理论分析，数值模拟AnalysisontheEffectofPile-soilinRigidPileCompositeGroundSHANGQin-qin(GeotechnicalEngineering)Directedbyassociat

4、eprofessorZHANYong-liangAbstractFortheaeelmdiscoveryofactmechanismofrigidpile咖po妇ground,theanalysisonthepa最)rmal妣ofpile-soilunderrigidfoundalionwithcushionorwithoutcushionissystematicalstudiedbymeansofthetheoreticalmethodandnumericalmethod．DependingonbothBoussinesqandMindlinstressso

5、lution，thecalculatingformulaeofthesettlementofpile—soilunderforegonepressureisproposed，whichaccounttheinteractionofpileandsurroundingsoil．Theeffectofpileandsurroundingsoilincompositegroundwithoutcushionisdeduced，andthesolutionisobtainedbysolvingtheequationgroupmakinguseofthepile—soi

6、lsettlementcondition．UsingVBcomputerlanguage，thesamplesarecalculated，andanalysisondistributionofcounterforceofsoilaswell私comparisonofload—settlementispresented．Forthemechanismofrigidpilecompositegroundwithcushionisdifferentandmorecomplex，basingonlimitequilibriumtheory,thereisallanal

7、ysisfortheeffectonpile-soilstressratiomasteredbythethicknessofcushiononpileandinternalfrictionangleofcushion,andanewformulaisestablished．[)c1)endingonthepile-soilsettlementformulaededucedabove，theiterativecalculatingmethodforpile·soilstressratioandoptimizedesignmethodisputforward．Th

8、eprograms辩writtenus