考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比研究

摘要

刚性桩复合地基是近年来发展较快的一种地基处理技术，由于褥垫层的设置，上部荷载通过褥垫层作用在桩和桩间土上，桩土协调变形、共同承载，在桩身上部区域不可避免的形成一个负摩阻区，而负摩阻区的存在会对桩、土受力及变形产生较大的影响。桩土应力比是反映桩土荷载分配的重要指标，也是承载力和沉降计算的重要参数，在考虑桩侧负摩阻力的情况下对桩土应力比进行研究，不应仅仅局限于桩顶平面桩土应力比，还应对中性面深度及中性面桩土应力比进行研究，这样可以真实地计算出中性面处最大桩土应力比以及桩的最不利受力状况，具有重要工程研究价值。
　　针对上述问题，本文基于荷载传递法，考虑负摩阻力对桩土工作性状的影响，建立了桩土共同作用分析模型，结合垫层-桩-土的变形协调方程，推导了中性面深度、桩顶平面桩土应力比以及中性面桩土应力比的计算公式，并结合具体算例验证了公式的可行性。利用FLAC3D对实际工程中刚性桩复合地基静载荷试验进行了模拟，通过反演分析取得了桩土接触面的力学参数，建立了数值计算模型；通过将中性面深度和桩土应力比的模拟值与本文计算方法得到的计算值进行对比，进一步验证了本文计算方法的可行性。最后，以单桩复合地基静载荷试验数值模拟为基础，建立了群桩复合地基模型，探讨了中性面深度及桩土应力比随相关影响因素的变化规律。
　　研究表明，中性面深度及桩土应力比受多种因素的影响，刚性桩复合地基的中性面深度比在0.15~0.55之间，中性面处桩身应力相比桩顶处增幅明显，一般增大4％~30%。故在工程应用时不应忽略负摩阻力对桩土工作性状的影响, 建议刚性桩复合地基在桩体承载力设计时，采用中性面桩土应力比作为桩土荷载分配计算的指标；而在沉降计算和桩间土承载力验算时采用桩顶平面桩土应力比作为桩土荷载分配计算的指标。这样采用更符合工程实际，偏于安全。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 复合地基概论

1.3 刚性桩复合地基研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 考虑负摩阻力的刚性桩复合地基中性面深度及桩土应力比计算方法

2.1 刚性桩复合地基概论

2.2 中性面深度及桩土应力比计算公式推导

2.3 算例验证

2.4 本章小结

第3章 刚性桩复合地基静载荷试验数值模拟

3.1 引言

3.2 有限差分程序FLAC3D介绍

3.3 单桩复合地基静载荷试验

3.4 单桩复合地基静载荷试验的数值计算模型

3.5 数值模拟结果分析

3.6 本章小结

第4章 中性面深度及桩土应力比影响因素分析

4.1 引言

4.2 建立数值计算模型

4.3 中性面深度及桩土应力比影响因素分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢