软岩场地大直径素混凝土桩复合地基及筏板基础受力特性研究

摘要

针对成都软岩场地地质条件的特点，中国建筑西南勘察设计研究院提出了大直径素混凝土桩复合地基的概念。大直径素混凝土桩径通常在800～1200mm之间，比普通素混凝土桩径600mm更大。其施工作业方便，置换率较高，可以更有效的发挥地基土-软岩的作用，同时可以提高复合地基的整体刚度，减小地基沉降。本文结合变刚度调平设计理念，通过现场监测与ABAQUS有限元数值模拟计算结果的分析为考虑上部结构-筏基-复合地基协同作用时的复合地基优化设计提供依据。本文主要结论如下:
　　(1)大直径素混凝土桩的上部桩侧存在负摩阻力，且存在于桩身上端0～2.5m，即约桩径2倍的范围;
　　(2)结构柱下筏基内钢筋应力集中，在核心筒处集中水平较低，筏基内钢筋应力分布与上部结构的约束密切相关，两个结构柱之间会出现反弯点，即两柱之间的筏基呈现上“拱”效应;
　　(3)筏板基础的整体弯矩大小基本与筏板厚度呈线性相关，通过增加筏板厚度来控制筏板变形和基础沉降须考虑合理取值;
　　(4)相比于均匀布桩的复合地基，“内强外弱”变刚度布桩复合地基能够减小筏板基础中弯矩大小的同时可以有效地节约成本;存在一个使得筏基中的弯矩水平明显降低的合理桩间距比和桩长比的范围界限，同时最大限度的节约成本和材料;
　　(5)现行设计方法中计算结果与工程实际不符合（偏大），造成设计的保守，引起工程成本升高;
　　(6)现行规范的设计方法优化的方向思路，应是初步布桩设计后进行协同作用分析，针对内力和沉降分布，采用多次迭代分析，最终可获得最优化的方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外课题研究现状

1．3 本文的研究目标和技术路线

1．3．1 研究目标

1．3．2 技术路线

第2章 地基-筏板基础协同作用理论

2．1 协同作用分析的基本概念

2．2 地基-筏板基础协同作用机理

2．2．1 筏板基础刚度作用

2．2．2 地基刚度作用

2．2．3 筏板基础的力学模型

2．2．4 地基的力学模型

2．2．5 协同作用的基本方程

2．3 变刚度布桩的复合地基

2．3．1 基本概念

2．3．2 变刚度调平设计的方向

2．4 本章小结

第3章 现场监测结果及分析

3．1 工程概述

3．2 地质水文概况

3．3 监测目的和内容

3．4 监测仪器的原理和安装

3．4．1 钢筋测力计

3．4．2 混凝土应变计

3．4．3 土压力盒

3．5 监测方案

3．5．1 大直径素砼桩监测点位选择

3．5．2 筏板监测点选择

3．6 监测结果分析

3．6．1 桩身荷载传递

3．6．2 筏基内钢筋计量测结果分析

3．6．3 筏基底部土压力盒量测结果分析

3．7 本章小结

第4章 大直径素混凝土桩复合地基筏板受力有限元分析

4．1 有限元计算模型概述

4．1．1 基本假定

4．1．2 计算模型

4．1．3 计算模型材料参数

4．1．4 接触面的设置

4．1．5 边界条件

4．1．6 计算模型网格的划分

4．2 计算结果及分析

4．2．1 数值模拟计算结果

4．2．2 现场监测结果与计算结果对比分析

4．3 筏板厚度对筏基受力及变形的影响

4．4 变刚度布桩复合地基对筏基受力及变形的影响

4．4．1 变桩间距布桩对筏基受力及变形的影响

4．4．2 变桩长布桩复合地基对筏基受力及变形的影响

4．5 弹性地基梁法计算结果分析

4．6 现行设计方法的优化方向

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．1．1 现场监测

5．1．2 有限元仿真分析

5．2 展望

致谢

参考文献