考虑土体非线性及共同作用的群桩沉降性状分析

摘要

桩筏基础的研究一直是岩土工程界的一个重要课题，也是土木工程设计的一项关键技术。随着地基技术和我国经济建设迅速发展，桩基已广泛应用于高层和超高层建筑中。几十年来，国内外的许多专家学者对这一课题进行了大量的研究。近年来，随着人们对桩筏基础的受力和变形认识的不断深入，得出了桩筏基础控制的关键应是变形而不是强度，基础工程的根本要求之一是以合适的变形满足上部结构的安全。 本文采用有限元软件ANSYS来模拟上部结构和桩筏基础的共同作用，分析在竖向荷载作用下桩基的沉降性状，由于桩体与桩侧土体之间，其刚度不同，在外力系作用下，往往在其接触界面处形成较大的剪应力及相对位移，在竖向荷载作用下，桩体与桩侧土体之间存在着相对位移，尤其在软土地区以及重量大的高层及超高层建筑中比较突出。本文结合上海土层情况建立了桩-土-上部结构共同作用三维有限元模型，土体本构模型采用Drucker-Prager弹塑性模型，并利用面-面接触单元考虑土体与桩基交界面的状态非线性，合理地模拟了桩与桩周土间复杂的相互作用，在不考虑上部结构共同作用情况下分析了桩长、桩径、桩身弹性模量、承台(筏板)厚度对桩基础的沉降、差异沉降的影响。并将考虑上部结构与不考虑上部结构共同作用时桩侧土体弹性模量、桩端土体弹性模量对桩基沉降性状的影响进行了系统的对应比较，最后分析了上部结构层数及施工过程对群桩沉降的影响，得出了一系列对比分析曲线，进而进行了定性分析，并对控制差异沉降提出了针对性的措施。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2桩土共同作用分析方法

1.2.1荷载传递法

1.2.2弹性理论法

1.2.3剪切位移法

1.2.4有限单元法

1.3群桩与土的共同作用研究现状

1.4上部结构、地基基础共同作用的研究现状

1.5沉降控制复合桩基研究现状

1.6论文的主要研究内容

第二章土体的弹塑性理论与本构模型及ANSYS程序简介

2.1土体的弹塑性理论与本构模型

2.1.1引言

2.1.2屈服面和破坏面

2.1.3理想弹塑性本构方程的普遍表达式

2.1.4 Drucker-Prager模型

2.2有限单元法及ANSYS程序介绍

2.2.1有限单元法的发展

2.2.2八节点六面体等参数单元

2.2.3桩、土、承台(筏)单元选取

2.2.4 ANSYS9.0程序介绍

第三章不考虑上部结构时群桩沉降性状分析

3.1引言

3.2有限元模型建立

3.3材料选取及本构关系

3.4接触分析

3.4.1一般的接触分类

3.4.2 ANSYS接触能力

3.5本文有限元分析方法与其他方法的比较

3.6不考虑上部结构时桩基沉降性状分析

3.6.1桩长对桩基沉降的影响

3.6.2桩径对桩基沉降的影响

3.6.3承台厚度对桩基沉降的影响

3.6.4桩身弹性模量对桩基沉降的影响

3.7本章小结

第四章考虑上部结构时群桩沉降性状分析

4.1引言

4.2单元选用、材料选取及本构关系

4.3考虑上部结构时桩基沉降性状分析

4.3.1桩侧土体弹性模量对桩基沉降的影响

4.3.2桩端土体对桩基沉降的影响

4.3.3承台厚度对桩基沉降的影响

4.3.4上部结构层数对桩基沉降的影响

4.3.5建筑物施工过程桩基沉降的变化

4.3.6不同上部结构体系对桩基沉降的影响

4.4本章小节

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢