竖向及水平荷载作用下不同构造形式桩筏基础有限元分析

摘要

近几年来,随着桩筏基础广泛应用于中、高层建筑中,桩与筏板之间新的构造形式在工程实践中得到了进一步发展.这些桩与筏板新的构造形式主要是调整桩、土分担荷载,试图使土首先承担荷载,可以使桩数较少的沉降控制桩基础桩顶反力减小,同时,又可灵活调整沉降,以使建筑物沉降尽可能均匀.总之,这些新的构造形式既能满足承载力和功能要求,又具有很大经济效益,在实际工程中有广阔的应用前景. 目前,由于人们对于这些新的构造形式在竖向及水平荷载共同作用下桩土相互作用的机理还没有形成一套成熟的广泛适用的理论体系,因此在设计、施工中大都是依据已有的工程实践经验.由于各地的地质环境的差异,少数地区的工程实践经验并不能应用到大多数地区的工程实践中.因此,对于这些新的构造形式的桩土之间相互作用的机理的研究是目前科研工作者的首要任务. 本文利用通用有限元软件ABAQUS进行模拟,研究竖向及水平荷载作用下桩、土及承台之间的相互作用.首先针对文献<'[21]>的现场单桩试验进行了有限元模拟,通过参数调整使计算结果与实验结果接近,然后采用此参数进行了三桩条形承台及单桩的仿真试验模拟.通过变化桩间距、桩长及桩项预留净空高度,分析了上述各因素对三种构造形式的基础在竖向及水平荷载作用下承台(基础)、桩、土相互作用性状的影响.此外,本文还依据有限元的计算结果对工程的设计、施工提出了相关的建议.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1常规桩基础在竖向及水平荷载作用下的研究现状

1.2.2疏桩基础在竖向及水平荷载作用下的研究现状

1.2.3桩顶预留净空基础在竖向及水平荷载作用下的研究现状

1.3本文主要工作

第二章ABAQUS有限元软件简介

2.1有限元的基本思想

2.2 ABAQUS有限元分析软件介绍

2.2.1 ABAQUS在基础工程中应用的优越性

2.2.2 ABAQUS模拟计算的基本步骤

第三章竖向荷载作用下条形承台有限元分析

3.1 ABAQUS建模

3.2现场试验模拟

3.3条形承台模拟的计算结果及分析

3.3.1不同构造形式之间的桩土荷载分担比比较

3.3.2预留净空桩基础的受力分析

3.3.3边桩与中桩轴力分布

3.3.4桩侧摩阻力分布

3.3.5桩端压密对桩承载力的影响

3.3.6承台沉降

3.3.7承台底土压应力分布

3.3.8变刚度设计

3.3.9不同结构形式桩身轴力比较

3.3.10预留净空与常规桩基础承台底土压应力比较

第四章水平荷载作用下单桩有限元分析

4.1 ABAQUS建模

4.1.1模型

4.1.2计算分组

4.2单桩模拟的计算结果及分析

4.2.1预留净空桩基础的承台位移

4.2.2预留净空桩基础的桩身位移、弯矩

4.2.3常规桩基础承台位移

4.2.4三种基础形式承台位移比较

4.2.5三种基础形式桩身位移、弯矩比较

4.2.6土抗力分布

4.2.7竖向荷载对预留净空桩基础水平承载力的影响

第五章结论与建议

5.1本文成果

5.2研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢