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复合桩基可靠度研究

陆舟  
【摘要】:本文在复合桩基、可靠度理论研究的基础上,应用概率极限状态设计的基本理论,对复合桩基的可靠度进行了研究。分析的内容涉及到:可靠度分析的基本方法;南京地区典型土层的土性参数自相关距离的统计分析;按单桩极限承载力设计复合桩基的方法从承载力角度进行的可靠度分析与评估:考虑复合桩基破坏时承台下土体绕桩滑动获得的承载力增量理论解△f_u对承载力可靠度的贡献;从复合桩基沉降计算方法出发的可靠度分析模型和沉降可靠度评估;按强度和变形设计复合桩基的可靠性控制状态及其转化条件,应用Matlab语言编制了多个相应的可靠度分析计算程序。对其中诸多问题作了较深入的探讨,得出了一些具有理论价值和实践指导意义的结论。全文内容主要包括以下五个部份: 1.本文首先详细地总结了国内外岩土工程可靠性研究和应用现状,介绍岩士工程可靠性分析的方法及相关理论;根据岩土工程的可靠度研究的特点,针对其中几何法(可靠度指标优化算法)编制了更为简洁的Matlab计算程序。 2.总结了基于随机场模型的土性参数的概率统计法,对改进的3σ法则进行了计算对比分析,首次对南京地区典型土层土体自相关性进行了研究,给出了软土层土性参数的自相关距离。 3.从按单桩极限承载力设计复合桩基理论出发,结合既有工程实例,对使用该理论确定的承载力极限状态方程进行了可靠度分析。对抗力基本变量的变异系数的敏感性、分项系数组合时安全系数与可靠度指标的影响关系等作了系统分析,给出了天然地基承载力利用系数的合理取值范围。可靠度分析证实,该设计理论要求天然地基满足率Ψ≥0.5的要求是非常必要的。在这一条件下,总安全系数K≥2.0时,相应的可靠度指标β≥3.2,在安全范围内。 4.深入分析了复合桩基承台下土体发生绕桩滑动破坏而产生承载力增量△f_u引起可靠度的增加,并对土性指标变异性变化对△f_u引起系统可靠度的影响进行了研究,确定了在该情形下可靠度增加的影响因素。 5.从复合桩基的沉降计算方法出发,建立了沉降可靠度分析模型,通过对各种计算模型的分析比较,提出了沉降可靠度的推荐计算方法。结合工程实例对比验证了该计算方法的实用性,在此基础上分析了土体模量变异系数对沉降可靠度的影响。 6.进行了强度和变形双重控制设计复合桩基方法的可靠度研究,分析在不 同情形下可靠度分析模型的转化,对于不同的工程,确定以何种分析模型为主控 状态。明确桩数与沉降及承载力可靠度之间关系,提出了在可靠度分析中进行桩 数优化的可行性及计算办法。


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