基于有限元方法的半刚性桩复合地基承载能力分析

论文摘要

复合地基较天然地基能提高承载力、控制变形，又比桩基经济，得到广泛应用。目前，复合地基的理论研究远落后于实践，其工作机理及变形计算还有待于进一步研究。本文对以下问题进行了研究：1．半刚性桩复合地基由桩一桩间土一褥垫层协同工作共同承担上部荷载。由于复合地基工作机理影响因素很多，其研究还有待于进一步深入。本文运用ANSYS有限元程序，分析了半刚性桩复合单桩地基竖向荷载下、桩土应力比、桩身轴向应力、沉降等随荷载不同、垫层厚度不同、桩长不同等因素变化的分布规律，比较了群桩与单桩变化规律，进一步了解了半刚性桩复合地基的工作机理，以便于更好的指导工程实践。2．半刚性桩复合地基，较天然地基能较好的控制地基变形，但和桩基相比，复合地基一般沉降较大，如何利用复合地基有效控制变形以满足工程需要，是学术界研究的一个重点。CFG桩复合地基采用“双控”的设计思路，即同时满足强度和变形两个条件，按沉降控制设计理论比按承载力控制设计理论更严格，也更合理。复合地基沉降计算方法很多，本文介绍了复合模量法等工程中使用到的计算方法。3．通过对半刚性桩复合地基理论计算及工程实践应用的总结，提出几点经验体会。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 复合地基的发展历史
• 1.2 复合地基的应用
• 1.3 复合地基研究现状
• 1.3.1 柔性桩、散体材料桩复合地基现状
• 1.3.2 半刚性桩复合地基研究现状
• 1.3.3 半刚性桩复合地基承载特性
• 1.3.4 半刚性桩轴力传递特征
• 1.4 研究思路和内容方法及本文的主要工作
• 第二章 半刚性桩复合地基作用机理以及计算设计理论
• 2.1 半刚性桩复合地基加固机理
• 2.1.1 桩体的置换作用
• 2.1.2 褥垫层的应力调整作用
• 2.1.3 排水作用
• 2.1.4 桩间土性质改良
• 2.2 半刚性桩复合地基计算方法
• 2.2.1 复合地基承载力的计算方法
• 2.2.2 复合地基中对于β值的影响因素总结
• 2.2.3 半刚性桩复合地基的沉降计算
• 2.3 垫层——半刚性桩复合地基共同作用理论
• 2.3.1 垫层技术
• 2.3.2 根据桩与垫层共同作用原理的计算设计方法
• 第三章 有限单元法和ANSYS程序介绍
• 3.1 有限单元法介绍
• 3.1.1 引言
• 3.1.2 有限单元法的基本步骤
• 3.2 ANSYS有限元程序介绍
• 3.3 单元类型的确定
• 3.3.1 平面四结点等参元
• 3.3.2 轴对称平面四结点等参元
• 3.4 DRUCKER-PRAGER模型的有限元公式
• 第四章 半刚性桩复合地基结构体系有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 数值模拟试验方案
• 4.2.1 计算方案设计
• 4.2.2 复合地基工作性状的影响因素
• 4.2.3 群桩与单桩有限元分析对比
• 4.3 本章小结
• 第五章 工程实例模拟计算以及设计优化
• 5.1 工程概况
• 5.1.1 建筑物概况
• 5.1.2 工程地质情况
• 5.1.3 CFG桩复合地基设计参数
• 5.2 有限元模拟计算
• 5.2.1 模型建立
• 5.2.2 数据分析比较
• 5.2.3 设计优化及模拟
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 半刚性桩复合地基工作性状:
• 6.1.2 单桩竖向荷载下的工作性状
• 6.1.3 群桩竖向荷载下的工作性状
• 6.1.4 群桩与单桩竖向荷载下工作性状比较
• 6.1.5 沉降控制计算
• 6.2 展望
• 参考文献