桩-筏组合基础减小差异沉降的模拟研究

摘要

桩-筏组合基础具有较好的降沉、调平性能,并且经济性良好。以减少差异沉降为主要目的的变刚度调平设计是桩-筏组合基础设计中的关键点。然而在传统的桩-筏组合基础设计中,上部结构荷载假定都由桩直接承担,未能充分发挥筏板的分担作用,设计偏保守,容易造成浪费及其他次生问题。本文在前人研究成果的基础上,重点对桩-筏组合基础中的桩-土-筏共同作用有效解决差异沉降问题,应用数值模拟技术进行分析探讨。
　　论文重点做了以下几个方面的工作:
　　(1)对土体分别采用 Mohr-Coulomb模型和线性 Drucker-Prager模型,对比两种不同土体本构模型下的筏板沉降。证明三维问题中两个模型的参数转换公式是正确的。
　　(2)利用 ABAQUS有限元分析软件,建立桩-筏组合基础模型,分析研究多种布桩方式、桩长、筏板厚度、土层弹性模量和变刚度垫层对基础差异沉降的影响,得出在承载力满足的前提下,中心布桩就可以很好地减小基础的差异沉降。
　　(3)调整布桩间距和桩长能减小基础差异沉降且经济效益较好;基础的平均沉降和差异沉降都随着桩间土层、桩端土层弹性模量的增大而减小,且减小幅度逐渐降低。随着筏板下变刚度垫层弹性模量比的增加,无桩筏基和均匀满堂布桩基础的差异沉降减小,减小效果越来越不明显,筏板下加变刚度垫层能有效减少基础的差异沉降。
　　(4)结合工程实例,运用 ABAQUS进行模拟分析。利用计算成果,对工程实例提出几种改进方案。得出在桩顶加褥垫层能够减小桩顶反力,发挥地基土的承载力。对于存在岩溶、土洞等的复杂地基,在上部结构荷载集度大的区域增加桩基竖向支承刚度(反者减之)和在筏板下加变刚度垫层两种方法相结合采用,可以更有效地、经济地减小基础的差异沉降。

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第1章 绪论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文研究目的和主要内容

第2章 桩-筏组合基础有限元分析方法

2.1非线性有限元法

2.2有限元分析软件ABAQUS

2.3土体的本构模型

2.4桩、筏板的本构模型

2.5 桩-土-筏相互接触模拟

2.6单元选择与网格的划分原则

2.7初始地应力

2.8生死单元与分析步骤

2.9本章小结

第3章 桩-筏组合基础差异沉降影响因素模拟分析

3.1减小差异沉降的变刚度调平设计

3.2桩-土-筏三维模型设计

3.3布桩方式对基础差异沉降的影响模拟分析

3.4桩长对基础差异沉降的影响模拟分析

3.5筏板厚度对基础差异沉降的影响模拟分析

3.6土层弹性模量对基础差异沉降的影响模拟分析

3.7变刚度垫层对基础差异沉降的影响模拟分析

3.8本章小结

第4章 桩-筏组合基础在复杂地基中减小差异沉降的应用研究

4.1项目概况

4.2模型建立

4.3计算结果

4.4 改进方案

4.5结果对比分析

4.6本章小结

第5章：结论与展望

5.1本文研究的主要结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文