浅谈群桩沉降计算理论及桩筏基础优化设计研究

《浅谈群桩沉降计算理论及桩筏基础优化设计研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学博士学位论文群桩沉降计算理论及桩筏基础优化设计研究姓名：陈明中申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：龚晓南2000.6.1摘要’桩筏基础在土木工程中的应用是非常广泛的，但目前对桩筏基础的研究还不是很完善，对优化设计的研究更是处于起步阶段。对群桩沉降计算理论的研究，目前也仍有很多的欠缺之处，常用的相互作用系数方法计算沉降偏大，计算精度不高；而有限元方法计算工作量又过大，难以应用于工程实践。针对这些存在的问题，本文进行了一系列深入的研究，建立了群桩沉降计算理论及桩筏基础的线性和非线性共同作用分析模型，

2、并在此基础上对桩筏基础优化设计进行了分析。j本文采用三折线荷载传递函数研究单桩，考虑了土体强度随深度线性增长的特性，并在此基础上得到了单桩荷载一沉降的解析关系式。在单桩线弹性分析的基础上，采用位移场假设，得到了单层、成层地基条件下两桩相互作用的解析解，揭示了群桩“遮帘效应”和“加筋效应”产生的机理，并研究了上述效应随桩土模量比、桩间距和桩径比的变化而变化的规律。，叫在两桩相互作用分析的基础上，本文分别采用里兹法和样条有限元建立了均质和成层地基条件下的群桩沉降计算理论。与传统的相互作用系数分析方法不同，本文用最

3、小总余能原理直接建立群桩的分析模型，很好地考虑了群桩的“遮帘效应”和“加筋效应”，因此沉降计算值比传统的相互作用系数方法要小，计算结果更为合理，精度也更高一些。对桩长不等的情况，采用一种简化算法，因此本文方法也适用于变桩长情况下的分析。将筏板视为中厚板，本文在Mindlin中厚板弯曲理论的基础上，采用样条有限元分析筏板，然后采用子结构方法将群桩与筏板相耦合，建立桩筏系统分析模型。在此基础上，采用Mindlin解和Bousinessq解计入筏基下土体的承载能力，并采取一定假设使其适用于成层地基，最终完善了桩一土

4、一筏系统共同作用分析模型，并以此分析了桩筏基础的性状。在单桩非线性分析的基础上，本文又建立了桩一土一筏系统的非线性分析模型。对桩筏基础的优化设计，本文采用序列二次规划法(SQP)进行了一系列研究，优化结果说明“内强外弱”的布桩方式是合理的，采用这种布桩方式可以获得较高的经济效益。“内强外弱”布桩方式可采用变桩长、变桩距，变桩径方法实现。本文创新之处：1)首次得到三折线荷载传递模型基础上的单桩衙载一沉降解析关系式，该关系式稍加变换即可得到双折线模型的荷载一沉降解析式。2)首次得到两桩相互作用的解析解，揭示“遮帘

5、效应”和“加筋效应”产生的机理。3)用里兹法直接建立了均质地基下的群桩分析模型，在成层地基下，首次采用样条有限元进行分析，并指出薄夹层对群桩沉降影响一般都很小。两种方法都很好地考虑了群桩效应，解决了相互作用系数方法存在的问题。4)用直接分析方法计入筏基下土体的承载能力。5)在单桩三折线荷载传递模型基础上，推导了群桩和桩筏基础的非线性模型。6)建立了比较合理的桩筏基础优化设计模型。1关键词：荷载传递法相互作用系数遮帘效应加筋效应桩桩筏基础优化设计布桩方式沉队AbstractPiledraRiswidelyuse

6、dincivilengineering，butisnotfurtherdeveloped，especially0noptimumdesign．ItisnotperfectforthemethodforsettlementofDilegroups．Whilebytraditionalinteractionfactorsmethod，thecalculatedsettlementislargeandtheprecisionislow．Howeverthefiniteelementmethodisnotfeasib

7、letoapplyinpracticaldesignbecauseofitscomplication．Inthispaper，newmethodsarepresentedforsettlementofpilegroupsembeddedinone—layeredsoilormulti．1ayeredsoils．Furthermore，thelinearandnon·linearmodelsforpiledraftaresetup．Basedonsuchmodels，someresearchisdoneonop

8、timumdesignforpiledraft．Inthispaper,trilinearloadtransferfunctionsareappliedtosinglepiles，andthecharacteristicthatthesoilstrengthincreaseslinearlywithdepthiSconsidered．Basedontheassumptionsabove，aserie