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基于荷载传递法的桩基沉降计算方法研究

邹丹  
【摘要】:桩基础应用非常广泛,然而群桩基础的沉降计算一直是桩基设计理论中的难题之一。群桩效应在群桩沉降变形中表现得非常突出和重要。群桩效应不仅改变了单桩桩侧摩阻力、桩端阻力的大小和发展过程及桩侧摩阻力的分布,而且还使地基土的受力状态发生变化。群桩的沉降变形性状由于受承台—桩—土相互作用的影响而变得远比单桩复杂,单桩的沉降计算方法多数不适用于群桩。 针对上述问题,本文首先对桩基础进行了概述,深入探讨了竖向荷载下桩基的沉降性状,综合分析和归纳总结了目前国内外已有的多种沉降计算方法。目前常用的探讨桩身荷载传递机理的荷载传递法,因其不能考虑土体的连续性而无法推广至群桩,而剪切变形法能较好地考虑桩与桩之间的相互作用。本文基于剪切变形法导得基桩侧摩阻力在其周围土体中产生的位移场分布,并考虑邻近基桩的存在所引起的位移折减效应,经迭加后获得桩侧单位厚度土的等效刚度系数;然后利用Mindlin解导得桩端土等效刚度系数。在此基础上提出一种新的基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法。在低承台桩基中,除了桩群产生的应力重叠会影响侧摩阻力和端阻力外,还由于承台与其下地基土的接触及接触应力的存在,使得桩、承台、地基土之间相互作用趋于复杂。本文考虑承台—桩—土的共同作用,根据位移协调条件,在高承台桩基沉降计算方法的基础上提出考虑承台分担荷载作用的低承台桩基沉降计算方法。最后利用Marc有限元程序对竖向荷载下单桩及不同桩距的高、低承台群桩进行计算和分析,得出了一系列定性的对工程实践具有指导意义的结论。


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