混合樁型復(fù)合地基工程性狀的理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要I混合樁型復(fù)合地基工程性狀的理論與試驗(yàn)研究摘要混合樁型復(fù)合地基是我國土木工程界近年來在實(shí)踐中逐漸發(fā)展的一種新型地基形式工程實(shí)踐證明這種新型復(fù)合地基能有效地減小基礎(chǔ)沉降協(xié)調(diào)地基強(qiáng)度與變形的關(guān)系具有較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益由于混合樁型復(fù)合地基的構(gòu)造較為復(fù)雜目前的理論研究還明顯地落后于工程實(shí)踐的發(fā)展尚未形成較完善的設(shè)計理論和計算方法因此要安全地推廣應(yīng)用和不斷發(fā)展這種新型復(fù)合地基技術(shù)有必要對其工程性狀進(jìn)行系統(tǒng)的研究本文研

2、究主要基于積分方程理論提出一套完整的分析方法并運(yùn)用有限元解析方法以及現(xiàn)場試驗(yàn)研究等綜合手段系統(tǒng)地研究了復(fù)合樁基及混合樁型復(fù)合地基的樁土荷載分擔(dān)荷載傳遞特性等工程性狀研究成果具有較高的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價值本文的創(chuàng)新性研究內(nèi)容主要包括幾個方面1.運(yùn)用有限元法分析總結(jié)出復(fù)合樁基及混合樁型復(fù)合地基的主要工程性狀通過量綱分析得出了影響復(fù)合樁基和混合樁型復(fù)合地基工程性狀的主要因素并對此進(jìn)行參數(shù)分析對樁和墊層的合理布置也進(jìn)行了討論通過與彈塑性有限元分析

3、的對比說明彈性分析可較準(zhǔn)確地反映基礎(chǔ)在工作荷載下的工程性狀2.建立彈性半空間中求解單樁的第二類Fredholm積分方程采用積分變換方法來求解彈性半空間中圓形荷載的基本解按照虛擬樁法建立分析模型基于圓形荷載的基本解推導(dǎo)出單樁分析的第二類Fredholm積分方程對其進(jìn)行數(shù)值計算求得樁身各點(diǎn)處的軸力剪力和位移等數(shù)值計算結(jié)果表明與已有經(jīng)典解答相比本文的理論更為嚴(yán)密適用范圍和求解結(jié)果也更為豐富對單樁的荷載傳遞沉降特性以及臨界樁長等問題進(jìn)行了參數(shù)分

4、析得出一些具有工程應(yīng)用價值的結(jié)論3.研究了復(fù)合樁基積分方程解法將單樁的積分方程解法推廣至復(fù)合樁基的求解其中引入了承臺下地基土參與共同作用可用于求解樁長樁徑以及樁身剛度均不相等的復(fù)雜樁型的問題對復(fù)合樁基積分方程的數(shù)值計算方法進(jìn)行了研究并與經(jīng)典文獻(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行廣泛的對比驗(yàn)證了本文方法和計算程序的正確性針對不考慮承臺下地基土作用的等長群樁不等長群樁以及考慮承臺下地基土作用的等長群樁不等長群樁等四種情況通過參數(shù)分析研究了各自的基礎(chǔ)沉降荷載傳遞和樁

5、土荷載分擔(dān)特性并討論了加筋和遮簾效應(yīng)對群樁相互作用的影響4.研究了混合樁型復(fù)合地基積分方程解法采用Winkler分布彈簧模擬復(fù)合地基中的墊層作用建立了混合樁型復(fù)合地基的分析模型通過參數(shù)分析研究了墊層作用下的樁土荷載分擔(dān)和基礎(chǔ)沉降特性其中分別考察了墊層厚度彈性模量樁間距樁身剛度以及不同樁的長度對復(fù)合地基性狀的影響5.研究了基礎(chǔ)的變剛度優(yōu)化設(shè)計問題本文分別研究了柔性筏板下基于最小差異沉降的群樁優(yōu)化布樁方案和剛性筏板下基于各樁最小差異荷載的樁

6、筏基礎(chǔ)優(yōu)化布樁方案通過上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文摘要IIITheeticalExperimentalStudiesonCompositeFoundationwithHybridPilesABSTRACTCompositefoundationwithhybridpiles(i.e.compositepileraftwithcushion)isanewtypeoffoundationsdevelopedinChinarecentyears.I

7、twasusedtodecreasesettlementadjustedtherelationbetweenstrengthdefmation.Ithasbeenprovedtobeeconomicalinengineeringpractices.Duetothecomplicatedstructuresofthisfoundationit’sdifficulttomakeaccurateanalysisoncompositefound

8、ationwithexistinganalysismethod.Tillnowcompleteddesigntheycalculationmethodhaven’tcomeintobeing.Thedevelopmentintheysbehindpracticesevidently.Therefeindertospreadtheapplicationdevelopthetechnologyofthisnewcompositefounda

9、tionit’snecessarytomakeasystemicresearchonthebehaviofcompositefoundation.Inthispaperarelativelycompleteanalysismethodbasedonintegralequationtheywasputfwardfthenewcompositefoundation.Asystemicresearchonthewkingbehavisofco

10、mpositefoundationsuchasloadsharingactersloadtransferactersetc.wasmadewithfiniteelementmethodanalyticmethodbasedonintegralequationtheyexperimentalstudyetc.Theresultsareusefulinpracticalengineeringcanbereferencesfdesigners

11、.Thestudiesofthepaperconsistofthefollowingparts.1.FEManalysisofcompositefoundationwithhybridpiles.Throughdimensionalanalysisthemainfactsdeterminingthewkingbehavisofcompositepileraftcompositefoundationwerefoundout.Thenpar

12、ameteranalysiswasmadetowardsthesefactsdiscussionontheproperlayoutofpilecushionwascarriedout.ComparisonwiththeelasticplasticFEManalysisshowsthattheelasticanalysisisaccuratefpilefoundationundercommonwkingloadconditions.2.S

13、olutionofsinglepilewithFredholmintegralequationmethod.FirstlythebasicsolutioninelastichalfspaceundercircleloadwasobtainedwithintegraltransfmmethodsecondlytheanalysismodelwassetupusingthefictitiouspilemethodthentheFredhol

14、mintegralequationofthesecondkindfsinglepilewasdeducedoutatlastnumericalmethodwasusedtosolvetheequationtheaxialfcesshearfcesdisplacementsalongpilewereobtained.Comparedwithclassicalsolutionstheresultsarebasicallyconsistent

15、whilethetheyinthispaperisstrictertheapplicabilityiswiderthemesolutionscanbegot.Withtheabovemethodparameteranalysisweremadeonthepilestressesloadtransferacterssettlementacterscriticalpilelengthfsinglepilesomeconclusionsval

16、uablefengineeringpracticesweregiven.3.Solutionofcompositepileraftwithintegralequationmethod.Theintegralequationmethodwasextendedtosolvetheproblemofhybridcompositepileraft.Theeffectofsubsoilunderraftwastakenintoconsiderat

17、ion.Themethodinthispapercanbeusedtosolveproblemsofdifferentlengthsradiusesrigiditiesofpiles.Thenumericalcalculationmethodofcompositepiledraftwasstudiedrealizedinprogram.Comparisonwithclassicliteraturesverifiedtheaccuracy