软土地基中桩土滑移性状研究

摘要

桩基由于其诸多优点而在软土地基的城市建设中获得日益广泛的应用,但是直到如今,桩基的理论分析还不能完全准确模拟桩基在土体中的受力机理及相对关系.考虑到目前在弹性理论计算竖向荷载作用下桩基的位移与桩周土的位移时常假定桩土之间的位移是同步的,桩土间不发生滑移,而实际情况桩土之间的位移不可能完全一致,两者之间会发生滑移,且当相对位移达到某一极限值后,继续增大相对位移,桩侧摩阻力不会继续增加,这样计算值与实际就会有较大的差异,不能用于工程实际.本文在总结前人研究成果的基础上对软土地基中桩土滑移性状进行了研究,主要做了以下几个方面的工作: 首先参照弹性理论,对植入均质的弹性半空间中的单桩及桩周土作离散化处理,通过Mindlin位移解建立土体位移与桩侧摩阻力间的函数关系,然后采用有限差分法,对单桩的位移微分方程作降阶处理,以此建立桩体位移与桩侧摩阻力间的控制方程,最后根据桩土之间的位移协调条件求解竖向荷载作用下的桩体位移和土体位移.这种方法考虑了土体的连续性,理论上较为严密,计算结果的离散性也较小,具有广阔的发展前景. 接着选用桩土接触面上的弹塑性本构模型,分析了该模型中各种参数的取值问题,然后根据选定的侧阻模型,按弹性理论阐述了在发生滑移但不存在极限相对位移时均质地基中单桩在轴向荷载作用下的分析方法,再利用考虑了各单元土体相互影响的ML法分析层状地基中的单桩.在滑移分析中,着重叙述了成层地基中桩土相对滑移的沉降分析方法.最后通过一个工程实例,依次对不存在极限相对位移土体均质、不存在极限相对位移土体成层、存在极限相对位移土体均质与存在极限相对位移土体成层等四种条件下桩基在轴向荷载作用时的沉降进行了计算,并将计算结果与静荷载试验数据作对比分析,并由此反映该分析方法的优劣,从而得出一些结论. 然后对植入软土地基中的单桩,阐述桩基负摩阻力产生的机理、条件及消除负摩阻力工程上常用的方法,再重点分析大面积堆载下桩基中的负摩阻力.这里,土体的总沉降由固结沉降与压缩沉降两部分组成.其中,固结沉降按TerZaghi-维固结理论由单向压缩法计算,压缩沉降根据Mindlin位移解作二次积分后由桩侧摩阻力表示,而桩体的沉降则通过有限差分法与桩侧摩阻力建立联系.根据选定的侧阻模型,首先假定桩土之间发生滑移但不存在极限相对位移,依次分析土体均质与土体成层两种情况下的桩侧摩阻力分布,然后考虑桩土之间存在极限相对位移,再次分析土体均质与土体成层两种情况下的桩侧摩阻力分布.根据各种条件下的计算结果,并与工程实测数据作比较分析,从而得出一些结论. 最后总结了全文,并对某些尚需更多深入研究的问题作了概况性的阐述,提出了一些建议.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1研究背景

§1.2单桩沉降计算研究现状

1.2.1单桩沉降计算方法研究现状

1.2.2弹性理论研究现状

§1.3单桩负摩阻力研究现状

1.3.1单桩负摩阻力计算方法研究现状

1.3.2弹性理论研究现状

§1.4本文的研究思路及主要工作

第二章软土地基中单桩弹性理论分析基础

§2.1概述

§2.2经典弹性理论分析原理

2.2.1基本假定

2.2.2土的位移方程

2.2.3桩的位移方程

2.2.4桩土位移协调

§2.3土参数的确定

2.3.1土的弹性模量

2.3.2土的泊松比

§2.4本章小节

第三章考虑桩土相对滑移的单桩沉降分析

§3.1概述

§3.2桩土接触面本构模型

3.2.1桩土弹塑性模型

3.2.2桩侧摩阻力系数的确定

3.2.3桩端阻力系数的确定

3.2.4极限相对位移的确定

3.2.5极限摩阻力的确定

§3.3单桩沉降计算分析

3.3.1不考虑土体成层的分析方法

3.3.2考虑土体成层的分析方法

3.3.3考虑桩土滑移的沉降分析步骤

§3.4 工程实例分析

3.4.1 工程概况

3.4.2计算与实测结果的比较

§3.5本章小节

第四章考虑桩土相对滑移的单桩负摩阻力分析

§4.1概述

§4.2负摩阻力机理分析

4.2.1负摩阻力的概念

4.2.2负摩阻力产生的原因

4.2.3影响负摩阻力的因素

4.2.4中性点的位置

4.2.5负摩阻力的特性

4.2.6减少桩基负摩阻力的方法

§4.3单桩负摩阻力计算分析

4.3.1土体固结沉降分析

4.3.2成层土中单桩负摩阻力分析方法

4.3.3考虑桩土滑移的负摩阻力分析步骤

§4.4 工程实例分析

4.4.1工程概况

4.4.2计算与实测结果的比较

§4.5本章小节

第五章结论与建议

§5.1本文主要结论

§5.2对进一步研究的建议

附录

参考文献

致谢