高层结构与岩石锚杆基础的共同作用有限元分析

摘要

该文以某高层剪力墙结构的结构与基础设计为背景,采用有限元方法研究高层剪力墙结构与岩石锚杆基础的共同作用机理,探索岩石锚杆基础的受力机理,为工程设计提供合理的依据.该论文首先介绍了某高层结构的工程概况及岩石锚杆基础的设计,分析岩石锚杆基础方案选择的科学性,并采用有限元法对上部结构与基础进行二维与三维弹塑性分析.在二维分析中,将上部结构对基础的作用按荷载方式来简化,对岩体介质采用摩尔库仑屈服准则进行弹塑性分析,并采用改进的Goodman单元模拟锚杆与岩体的接触作用,岩体中的锚杆根据实际工况假设为线弹性.从而给出了上部结构与地基基础共同作用时的锚杆轴力、弯矩分布特点,以及地基与基础梁的变形特点.在三维分析中,采用双重扩大子结构有限元法分析空间剪力墙结构,视锚杆为线弹性,地基为服从摩尔屈服准则的弹塑性材料,着重研究上部结构与地基基础共同作用时锚杆的轴力、弯矩分布特点,以及地基与基础梁的变形特点.在二维与三维有限元法的分析基础上,对比分析锚杆的设计荷载,及有限元分析结果,得出剪力墙结构、条形基础与地基共同作用的一些规律,为高层建筑锚杆基础的设计提供依据.

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1问题的提出

1.2研究现状

1.3地基基础作用分析方法的三个发展阶段

1.4本文的研究思路

2某高层结构锚杆基础设计方案分析

2.1工程概况

2.2工程地质条件

2.3上部结构方案

2.4主体结构锚杆基础设计

2.5小结

3岩石锚杆基础的有限元分析

3.1锚杆的受力性能及承载机理

3.2岩石锚杆作用机理有限元分析理论基础

3.3岩石锚杆基础二维有限元的实现

3.4有限元计算结果分析

3.5本章小结

4剪力墙结构与锚杆基础共同作用三维有限元分析

4.1高层空间墙板结构-地基-基础的共同作用

4.2高层剪力墙结构与锚杆基础共同作用的有限元实现

4.3高层剪力墙结构与锚杆基础共同作用的弹塑性有限元求解过程

4.4高层剪力墙结构与地基的网格划分及计算参数

4.5计算结果及其分析

4.5.1上部结构的受力变形规律

4.5.2条形基础的地基反力及建筑物基础的沉降

4.5.3锚杆和岩石地基的受力特点

4.6小结

5锚杆基础的设计与二维和三维共同作用有限元分析的比较

5.1锚杆基础设计及二维和三维共同作用分析的假设

5.2锚杆的设计与有限元分析结果的比较

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

主要参考文献

致谢