层状地基中轴向荷载作用下单桩和群桩分析

摘要

地基土是沉积而成的非均匀介质，通常沿深度方向分成几层均匀土层或土的弹性模量是深度的连续函数。考虑到地基土的非均匀性，才能更真实地反映桩与土的共同作用特性。
　　本文发展了一种分析层状土地基中桩土共同作用的数值方法，应用层状材料介质的广义Kelvin基本解。由于该基本解考虑了各土层界面上应力和位移的协调条件，从而避免了在考虑桩土共同作用时沿土层界面上的积分。因此，可以简便地分析层状土地基中单桩及群桩问题。
　　该方法将桩身离散成若干圆柱形和圆形单元，相应地也将与桩接触的土体界面离散成同样类型和数量的单元。首先，分别建立桩单元和土体单元的剪应力与位移方程。在建立桩身单元的位移应力方程时，采用压缩杆理论；建立土体界面单元方程时，采用层状材料的基本解。然后，采用桩和土体界面上位移协调条件建立整体方程，并依据建议的方法编写Fortran程序，来计算轴向荷载作用下单桩及群桩的应力和位移。通过两个单桩和一个群桩的实例，验证所提出方法的正确性和计算精度。应用该方法详细地分析了主要因素对层状土地基中单桩和群桩工作性状的影响，在线弹性条件下，得出了直接应用于实际工程设计与施工的结论。
　　随着桩承受荷载的增加，桩侧摩阻力也增加，当桩侧摩阻力达到地基土的极限强度时，滑移会发生。考虑桩－土界面的滑移，对上述建议的线弹性分析方法进行修改，并采用两个算例，验证了建议方法的正确性和精度。应用该方法计算分析了主要因素，下卧坚硬层深度和底部扩大径之比对单桩的影响，得出指导实际桩基础工程设计与施工的定性结论。

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Contents

1 绪论

1.1 课题的提出

1.2 桩基础概述

1.3 桩的国内外研究现状

1.4 本文研究方法、研究内容及创新点

2 层状材料基本解

2.1 引言

2.2 基本解的表达式

2.3 数值计算

3 非均匀土介质中单桩和群桩的理论分析及数值验证

3.1 引言

3.2 单桩及土共同作用的线弹性分析方法

3.3 群桩和土体共同作用的分析方法

3.4 计算程序设计

3.5 数值验证

4 单桩及群桩的线弹性实例分析

4.1 引言

4.2 摩擦桩在轴向荷载作用下的线性工作性状

4.3 端承桩在轴向荷载作用下的线性工作性状

4.4 层状土中轴向荷载作用下桩的线弹性分析

4.5 本章小结

5 考虑桩土之间相互滑动的非线性分析方法

5.1 引言

5.2 考虑桩土之间相互滑动的分析方法

5.3 数值验证

5.4 单桩在轴向荷载作用下的非线性分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 需要进一步做的工作

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献