沉降控制桩设计方法及其沉降性状的有限元计算分析研究

摘要

目前常规的桩基设计方法一般是以强度控制为前提，但实际工程中往往会出现地基承载力满足要求沉降却过大的情况。常规的桩基设计方法往往会忽略桩间土的承载能力，由桩来承担外荷载，可能会造成桩的承载能力未得到充分的发挥，造成桩数较多，工程造价较高。鉴于此，大量的学者与工程人员在沉降控制的领域进行了研究，提出了一种新型的设计方法-沉降控制桩设计方法，该法以沉降控制为前提，根据桩数与沉降的关系确定桩数与桩长，设计时又最大限度的利用了桩间土的承载能力。
　　 本文主要从试验的角度分析沉降控制桩基的变形特性，并从理论上介绍了沉降控制桩设计方法的基本原理、设计方法与步骤。
　　 严格来说，桩基础的变形机理与桩土相互作用具有复杂性，要得到定量的解析解就目前而言是非常困难的，因此对于沉降控制设计的桩基础来说，进行非线性的有限元分析对于理论与实践都具有重大的意义。本文建立了有限元-接触面单元的耦合数值模型模拟分析了桩土相互作用，分析桩数、桩长、桩径对沉降的影响及对土体竖向位移分布的影响。得出在相同荷载作用下，应取合理的桩数和桩长来达到有效减小沉降的效果。
　　 最后，本文通过一个采用沉降控制桩设计方法的工程应用实例，来说明沉降控制桩设计方法在实际工程中的重要性，并验证了有限元数值模拟计算的正确性。