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《西北农林科技大学》 2010年
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基于地基与结构共同作用理论的复合桩基沉降分析

卢娜  
【摘要】: 常规桩基础设计认为上部结构荷载全部由桩承担,忽略桩间土对承载力的贡献。实际上对于目前广泛应用的低承台桩基础,由于承台效应和群桩效应,桩台间、桩土间和桩桩间的互相联系相互作用。在桩距大到一定程度时,桩间土体对上部承载起到了不可忽略的影响。因此,近年来出现了考虑桩间土承载的复合桩基的概念。传统的桩基设计方法均是以承载力控制,复合桩基的出现催生了以控制沉降进行控制的新型设计理念。复合桩基与以沉降进行控制设计的出现,地基基础设计的一次革命性的发展,大大促进了地基基础设计的进步。 当前,高层、复杂建筑大规模兴建,建筑物遭遇的地基越来越复杂,工程实际要求地基基础设计进一步变革。而实际工程中虽然考虑复合桩基的作用,但是一般仍然按照地基、基础和上部结构分开考虑的设计思路进行,未考虑三者的相互影响和相互作用问题。本文通过建立单桩基础、群桩基础、框架-复合桩基-地基整体有限元模型,基于地基与结构相互作用理论,研究了复合桩基刚度(桩长、桩径、桩距、筏板厚度、变筏板刚度等)的调整对筏顶总沉降及差异沉降的影响规律,分析了各指标对地基沉降的影响程度,提出了复合桩基的沉降优化控制的思路。论文成果将为复合桩基理论从单独分析到考虑与上部结构相互作用理论发展,起到一定的推动作用。 论文主要成果如下: (1)本文采用ADINA对单桩受集中荷载进行分析,发现随荷载增加,桩侧摩阻力由桩顶向桩端逐步发挥。土体在一定程度上通过桩土相对位移产生的侧摩阻力参与承载,对单桩变桩径,桩长的分析,发现增大桩径、桩长对降低桩顶沉降具有明显的作用。 (2)通过群桩有限元分析表明:对于摩擦桩而言,合理增加桩长不仅可以达到降低沉降的作用,还可明显减少差异沉降,比变桩径要节省更多材料。复合桩基土体比常规桩基土体参与承载的比例有很大提高,6倍以上桩距的复合桩基可以显著提高桩间土的分担荷载。 (3)考虑复合桩基和上部框架的共同作用,建立了框架结构三维整体数值模型,分析了影响复合桩基沉降几个因素,讨论了桩长、桩径、筏板厚的变化对筏板沉降的影响。发现增加筏板中部桩体的桩长和桩径对降低不均匀沉降和沉降均有明显作用,而增加筏板厚度对降低筏板总沉降的贡献较小。 (4)按照不同的桩数、桩距、桩径、筏板刚度等布置,得到了复合桩基的优化方案,该方案减少了桩基的材料用量,显著减少沉降和差异沉降,实现了经济性和安全性,其最大沉降差在4mm左右,完全符合地基基础设计规范的要求。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU473.1

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【引证文献】
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【同被引文献】
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