疏桩基础承载力性能的模拟分析

论文摘要

随着土木建筑业的发展,桩基用量不断增大。现有的设计方法不完善,使桩基设计中桩间距较小,布桩较密,群桩效率低,造成浪费,所以对群桩基础工作性能的研究一直是岩土工程领域的一个热点。但由于群桩基础无法进行现场载荷试验,而实验室模型试验又很难模拟群桩工作的实际状态,因此数值模拟分析方法的研究是十分必要的。本文首先回顾了以往的一些研究竖向荷载作用下群桩工作性状的方法,并对国内外的研究现状作了深入细致的研究。在此基础上,通过ANSYS软件建立了桩距分别为3D、4.5D、6D的四桩模型,以及承台面积固定为5.6×5.6m2情况下的四桩、五桩、九桩模型。模拟了群桩基础在竖向荷载作用下的工作状况,得到了群桩荷载—沉降曲线及其他有关数据,通过对这些数据的分析来研究群桩基础的工作性状。本文分析了桩数、桩距、承台对于竖向荷载作用下群桩受力性能的影响,研究了群桩基础的承载能力、侧阻效应、端阻效应以及承台效应,从中总结出在何种状态下更有利于发挥承载能力,提高群桩效率,以达到更加安全、经济的目的。同时分析了群桩基础的沉降变化规律,研究了桩端阻力、桩侧阻力随沉降发展变化的机理,得到了群桩基础的承载能力极限状态,使群桩承载能力的安全可靠性得到保证。本论文为研究群桩基础的承载机制,开发高效率的群桩设计方法提供了一定的帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义
• 1.1.1 桩基础的特点
• 1.1.2 桩基础的适用条件
• 1.1.3 摩擦桩与端承桩的定义
• 1.1.4 群桩分类
• 1.1.5 疏桩基础简介
• 1.1.6 群桩的破坏模式
• 1.1.7 《建筑桩基技术规范》中群桩体系的分析方法
• 1.1.8 课题的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外桩基础的进展
• 1.2.2 国内外桩基础的发展趋势
• 1.2.3 群桩基础的国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 群桩基础的工作性状
• 2.1 单桩的工作性状分析
• 2.1.1 桩侧阻力的性状
• 2.1.2 桩端阻力的性状
• 2.1.3 桩土体系的荷载传递
• 2.2 群桩的工作性状
• 2.2.1 以往群桩体系的分析方法
• 2.2.2 群桩效应
• 2.3 本章小结
• 第3章 群桩的有限元法原理和ANSYS模拟方法
• 3.1 有限单元法
• 3.1.1 有限单元法的基本原理
• 3.1.2 刚度矩阵的建立
• 3.1.3 有限单元法的基本步骤
• 3.2 群桩三维实体模型在ANSYS软件中的建立
• 3.2.1 计算模型的单元类型
• 3.2.2 材料的选取及其本构关系模型
• 3.2.3 模型建立
• 3.2.4 模型的单元划分
• 3.2.5 加载
• 3.3 本章小结
• 第4章 桩基础模拟分析
• 4.1 简化的计算模型体系
• 4.2 群桩基础的模拟分析
• 4.2.1 计算参数的取值
• 4.2.2 计算结果分析
• 4.3 大桩距群桩基础的模拟分析
• 4.3.1 计算参数的取值
• 4.3.2 计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢