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《山东科技大学》 2007年
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非均匀地基中单桩和群桩的线性及非线性分析

岳强  
【摘要】: 地基土是沉积而成的非均匀介质,沿深度方向呈现为层状或力学参数随深度而变化。考虑地基土的非均匀性,才能更真实地反映土与桩的共同作用特性。 本文提出了一种分析非均匀地基中桩基础共同作用的数值方法。该方法应用层状材料介质的广义Kelvin基本解,由于该基本解考虑了各土层界面上位移和应力的协调条件,从而避免了在考虑桩土共同作用时沿土层界面上的积分,因此,可以简便地分析沿深度方向呈非均匀性的地基中桩及群桩问题。 首先,分别建立桩和地基土剪应力和位移之间的方程。在建立土体的剪应力与位移方程时,采用层状材料的广义Kelvin基本解;在建立桩身剪应力与位移差分方程时,采用Bernoulli-Euler杆理论。然后,利用桩与土之间位移协调条件建立整体方程,并依据建议的方法编写Fortran程序。通过三个单桩和一个群桩的实例,验证所提出的方法的正确性和计算精度。应用该方法详细地分析了层状地基和Gibson土层中单桩和群桩的工作性状,在弹性条件下,得出了直接应用于实际工程设计与施工的结论。 随桩承受荷载的增加,桩侧阻力也增加,当桩侧阻力达到地基土的极限强度时,滑移会发生。考虑桩—土界面的滑移,对上述建议的弹性分析方法进行改进处理,并采用两个实例,验证了建议方法的正确性和精度。 地基土的变形是非线性的,土的变形参数与各点的应力水平有关,桩基础的分析和设计必须考虑地基土变形的非线性。采用Duncan-Chang非线性模型,对上述建议方法进行改进处理,建立非均匀地基中桩基础非线性分析方法,与两个现场试验实测数据比较,非线性分析的计算结果接近于实测结果。 桩基础优化设计是重要的,能最大限度地发挥桩的承载潜力,在保证安全的前提下减少桩数、减小桩径和桩长,使桩基础成为较经济的设计方案。用本文提出的非均匀地基中桩基础非线性分析方法,按单桩极限承载力设计桩基础,进行沉降和整体安全度的双重复核。建议的桩基础设计优化方法,应用于实际工程,可取得明显的经济效益。
【学位授予单位】:山东科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU473.1

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