竖向荷载下群桩承载力及变形研究

摘要

伴随我国城市化进程的加快，高层建筑大量涌现。桩基础作为最为传统的基础形式，采用越来越多。但是目前对于群桩基础，无论从设计分析理论上，还是在工程实践中尚存在较多的问题和不足，有待进一步深入研究。
　　单桩承载力和沉降量等相关问题可以通过基桩静载荷试验得出较为可靠的结果，而群桩基础的现场试验由于受到费用、设备等条件的限制，难以普遍进行。同时因为群桩承载力机理的复杂性，理论方面的研究与实践仍有较大的差距。计算机技术的发展和大型工程技术分析软件的进步为群桩承载机理的研究提供了方便。本文通过现场静载试验和FLAC3D软件的数值模拟计算，对竖向静荷载作用下，群桩的承载力及变形进行了较为详细的研究。得出主要结论如下:
　　(1)对比现场单桩、群桩静载试验结果和FLAC3D模型数值计算结果，在采用合理的岩土参数特别是接触面粘聚力和摩擦角等参数时，FLAC3D软件可以很好的模拟出桩土之间的相互作用以及荷载传递机理。
　　(2)对桩项位移产生影响的各个土层参数中，桩周土的变形模量对桩的沉降起主导作用，而内摩擦角、粘聚力影响较小;影响接触面粘结性能的因素是接触面的粘聚力，而摩擦角影响不大。
　　(3)群桩基础中，承台在均布应力作用下，桩间距越大，不同桩位桩顶应力之间的差异越小，桩顶应力的分布随荷载等级的增加而趋于均匀。群桩承载力随桩间距的增大而增加，当桩间距Sa＞6D之后，其对群桩承载力影响可以忽略。
　　(4)土体特性对群桩承载力及土抗力发挥值具有较为显著的影响。群桩承载力和土抗力均随土体变形模量的增大呈增加趋势，但当土体变形模量达到一定程度时，群桩承载力的增加速率趋缓。因此，可以通过提高承台底土的刚度提高群桩基础的承载力，但提高有一定限度。
　　(5)对于非超长灌注桩，桩身压缩量与桩身整体沉降量之比很小，桩体纵向刚度对群桩承载力、沉降量及桩土荷载分担比的影响有限，因此对于一般的民用建筑基础，桩身材料只要能保证桩身强度即可，不宜通过提高桩体弹性模量来提高群桩承载力和减小沉降。增加桩长可以有效的提高群桩承载力，但需考虑成本控制，长径比L/D20～30时桩侧摩阻力能够得到较为充分的利用，节约成本。具体最优长径比需根据现场工程条件，从承载力，群桩整体沉降和较为充分的发挥承台土抗力等角度综合考虑。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 群桩在竖向静荷载下承载力及变形研究概况

1．3 本文研究的主要内容与工作

2 群桩基础计算理论

2．1 概述

2．2 群桩承载力计算理论

2．2．1 群桩效应系数法

2．2．2 分项系数法

2．2．3 经验参数法

2．3 群桩沉降计算理论

2．3．1 等效作用分层总和法

2．3．2 等代墩基法

2．3．3 弹性理论法

2．4 群桩桩土作用关系

2．4．1 理论分析法

2．4．2 试验方法

2．4．3 研究发展方向

2．5 本章小结

3 FLAC3D原理及其在桩基研究中的应用

3．1 FLAC简介

3．2 FLAC3D基本原理

3．3 本构模型

3．4 FLAC3D在桩基研究中的应用

3．5 本章小结

4 单桩和群桩静载荷试验及其数值模拟

4．1 引言

4．2 工程概况

4．3 单桩静载试验及数值模拟分析

4．3．1 单桩静载试验

4．3．2 桩身应变检测

4．3．3 静载试验结果分析

4．4 基于FLAC3D软件单桩静载荷试验的数值模拟

4．4．1 单桩静载荷试验的计算模型

4．4．2 单桩静载荷试验的数值计算

4．5 群桩静载试验及数值模拟分析

4．5．1 群桩静载试验

4．5．2 静载试验结果分析

4．5．3 群桩静载荷试验的数值模拟分析

4．6 本章小结

5 竖向荷载下群桩承载力及变形研究

5．1 引言

5．2 竖向荷载下群桩受力影响因素

5．3 基于FLAC3D软件群桩模型计算分析

5．3．1 群桩模型的建立

5．3．2 分级加载计算

5．4 桩中心距对群桩承载作用的影响

5．4．1 不同桩中心距群桩模型的建立

5．4．2 桩中心距对群桩应力分布的影响

5．4．3 桩中心距对桩土荷载分担比的影响

5．4．4 桩中心距对群桩承载力的影响

5．5 上部荷载等级对群桩应力分布的影响

5．5．1 荷载等级对桩顶应力分布的影响

5．5．2 荷载等级对桩土荷载分担比的影响

5．6 桩身刚度对群桩整体承载力与变形的影响

5．6．1 桩身刚度对群桩承载力的影响

5．6．2 桩身刚度对桩土荷载分担比的影响

5．7 土体特性对群桩整体承载力和变形的影响

5．7．1 土体变形模量对群桩承载力的影响

5．7．2 土体变形模量对桩土荷载分担比的影响

5．8 桩长对群桩承载力和变形的影响

5．8．1 桩长对群桩承载力的影响

5．8．2 桩长对桩土荷载分担比的影响

5．9 本章小结

6 结论及展望

6．1 主要结论

6．2 进一步研究展望

参考文献

个人简历

致谢