不同桩型情况下的桩基差异沉降有限元分析

摘要

本文的主要工作和研究内容包括以下几个方面:1.讨论了有限元法的基本原理,阐明了采用三维有限元方法计算上部结构——地基——基础体系的一般步骤和主要过程;2.建立同一基础不同桩型情况时的有限元计算模型,并分析改变桩型后体系的特性变化;3.分析各参数对体系的影响大小;4.通过调整桩型、分布以调平差异沉降,并探讨与其它变刚度方法的结合;5.通过几个实例工程,验证本方法的准确性,探讨实际存在的问题,并对下一步研究工作进行展望.最后得出的主要结论有:①在不同桩型基础的设计中,改变桩型达到一定弹性模量后对基础沉降的影响将变得非常小,这时应该主要考虑采用变桩长、变桩径等变刚度方法调平差异沉降.②在改变桩型过程中两桩桩顶荷载将出现两次相同的情况.③为减小差异沉降,经济合理的选择应是在荷载较大区域选用刚度较大的桩,在荷载较小区域则选用刚度较小的桩.④桩取梁单元、承台取板单元与桩、承台均为块体单元两种情况的结果数值接近,规律一致,梁板单元建模简单,网格划分方便,单元数少,而块体单元可以方便得出桩顶竖向荷载,可以较容易的建立桩土接触单元,缺点是建模复杂,网格划分麻烦,最后单元数较多增加计算时间和对计算机性能要求较高.⑤在两桩刚度比非常大时桩顶竖向应力主要由模量大的桩承担,其受承台荷载影响较大;在两桩刚度比较接近时,桩顶竖向应力主要由模量小的桩承担,模量小的桩受承台荷载影响较大.⑥在两种不同桩型基础中,在其中一种桩弹性模量由小到大变化过程中,变化模量的桩其受承台荷载的影响由小到大再变小,而另一种桩受承台荷载的影响由大到小再变大,最后停留在一定受荷水平上.⑦在桩土三维有限元分析计算中,各参数对体系的影响大小是不同的.⑧通过改变桩型不断优化沉降等值线从而减小差异沉降是一种较简便和可行的方法,如果与其他变刚度调平方法相结合将具有更大的灵活性.工程实践已证明采用不同桩型调平差异沉降是可行和成功的.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究思路、方法和主要工作

第二章有限元分析原理

2.1有限单元法概述

2.2弹性有限元法的基本理论

2.3非线性有限元法

2.4上部结构——桩——土体系的有限元分析

第三章同一基础不同桩型的特性分析

3.1计算方法和工具

3.2不同桩型的简单算例分析(模型一)

3.3考虑接触，桩、承台取块体单元的算例分析(模型二)

3.4桩、承台取梁单元算例分析(模型三)

3.5模型二与模型三的特性比较

3.6本章小结

第四章设计参数的影响分析

4.1土的参数

4.2承台的参数

4.2桩的参数

4.3本章小结

第五章不同桩型的调平设计方法

5.1设计方法概述

5.2简单算例的调平设计

5.3与其它变刚度方法的结合

第六章工程实例

6.1工程概况

6.2有限元计算

6.3采用不同桩型设计方法进行调平

6.4本章小结

第七章结论与展望

7.1主要结论

7.2展望

参考文献

致谢