静载和循环动载作用下软土地基中桩基长期沉降研究

摘要

在前人研究的基础上，确定了饱和软土的蠕变模型及其试验常数。提出了饱和软土的循环累积变形模型和循环累积孔压模型，确定了不同围压下模型中的试验常数；分析了模型在工程实际应用中所存在的不足，对模型进行了修正，修正后的模型可以考虑工程实际中静荷载对土体所形成的固结围压作用。 考虑桩基施工方法对其沉降的影响，基于三维固结理论，推导出了在桩侧地基土再固结沉降的作用下挤土桩工后长期沉降的计算公式；应用Geddes应力公式计算桩端土体的附加应力，Mesri蠕变模型描述桩端土体的蠕变变形行为，采用分层总和的方法计算竖向荷载作用下因桩端土体蠕变引起的桩基沉降。提出了软土中挤土桩工后长期沉降的计算方法。 静载和循环动载作用下影响软土地基中桩基工后长期沉降的因素可分为三个方面：一是地基土体的蠕变变形，这部分变形由附加静载引起；二是交通荷载长期循环作用下地基土体的塑性累积变形；三是交通荷载作用下地基土体累积孔压消散产生的再固结变形。采用Mesri模型、累积塑性变形模型和累积孔压模型来描述地基土的蠕变和累积变形行为以及地基土中的孔压变化。对于单桩，运用桩土纵向耦合振动理论，计算动载作用下桩侧摩阻力的分布和桩端阻力，考虑交通循环动载的低频性，循环动载和静荷载引起的地基中的附加应力均采用Geddes应力解公式进行计算；运用分层总和的方法计算桩端土蠕变和累积塑性变形以及孔压消散(桩端土中的孔压消散采用太沙基一维固结理论)所引起的桩基沉降，基于比奥三维固结理论，推导出了桩侧土体孔压消散引起桩基沉降的计算公式。建立了静载和循环动载作用下软土地基中单桩长期沉降的计算方法。对于沉降控制复合桩基，将循环动载转化为等效静荷载，桩间土和桩底土地基中的静动附加应力均运用Boussinesq—Geddes联合解法求算；运用分层总和的方法计算桩间和桩端土体的蠕变和累积塑性变形以及孔压消散(桩间和桩端土体中的孔压消散均采用太沙基一维固结理论)所引起的桩基沉降。建立了静载和循环动载作用下软土中沉降控制复合桩基长期沉降的计算方法。 在分析桩基工后长期沉降的机理和影响因素的基础上，建立了可综合考虑地基土体固结和蠕变的桩基工后长期沉降的预测模型。并结合现场桩基的堆载试验，对模型进行了验证；同时基于土体固结和蠕变对桩基工后沉降的影响程度，建立工后长期沉降简化预测模型，并确定了简化预测模型的适用范围。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究背景和研究意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2土体长期变形相关模型研究现状

1.2.1土体蠕变模型

1.2.2循环累积变形模型

1.2.3循环累积孔压模型

1.3桩基长期沉降的研究现状

1.4沉降预测方法研究现状

1.5主要研究内容及主要创新点

1.5.1主要研究内容

1.5.2主要创新点

第2章土体长期变形相关模型研究

2.1蠕变模型

2.2循环累积变形模型

2.2.1模型的提出

2.2.2参数反演原理与方法

2.2.3模型验证及其试验参数确定

2.2.4实际应用中的模型分析

2.3循环累积孔压模型

2.3.1影响孔压变化的主要因素

2.3.2模型的提出

2.3.3模型验证及其试验参数确定

2.3.4实际应用中的模型分析

2.4小结

第3章挤土桩工后长期沉降的计算方法

3.1桩侧土体中初始孔隙水压力的计算

3.2桩侧土体的固结模式

3.3桩侧土体的固结微分方程

3.3超孔隙水压力消散的三维解析解

3.4桩侧土体再固结引起的桩基工后沉降

3.5桩端土体蠕变引起的桩基沉降

3.6算例分析

3.7小结

第4章静载和循环动载作用下单桩长期沉降的计算方法

4.1竖向荷载下单桩的荷载传递

4.2循环动载作用下单桩受力分析

4.3桩底土体蠕变引起的桩基沉降

4.4桩底土体塑性累积变形引起的桩基沉降

4.4.1模型中应力参数的确定

4.4.2沉降计算

4.5桩侧及桩底土体累积孔压消散引起的桩基沉降

4.5.1桩底土体超孔压消散引起的桩基沉降

4.5.2桩侧土体超孔压消散引起的桩基沉降

4.6单桩总沉降

4.7算例分析

4.8小结

第5章静载和循环动载作用下沉降控制复合桩基长期沉降的计算方法

5.1桩基沉降的组成

5.2桩间土和桩底土压缩量的计算

5.3地基中附加应力的计算

5.4模型中应力参数的确定

5.5桩基长期沉降计算

5.6算例分析

5.7小结

第6章软土中桩基工后长期沉降的预测模型研究

6.1常用预测模型

6.2预测模型的提出

6.3参数反演原理与方法

6.4实例分析及模型简化

6.5小结

第7章结论与建议

7.1结论

7.1进一步研究的建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果