勻質(zhì)土中樁體復(fù)合地基沉降的變分法研究.pdf

1、隨著地基處理技術(shù)和復(fù)合地基理論的發(fā)展，近些年復(fù)合地基技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于復(fù)合地基合理控制沉降量是特別重要的，然而復(fù)合地基沉降計(jì)算理論還不夠成熟，正在發(fā)展之中。本文根據(jù)最小余能原理，利用變分法建立了一種新的復(fù)合地基沉降理論。
　　本文采用荷載傳遞法研究單樁，并在三折線(xiàn)荷載傳遞模型的基礎(chǔ)上建立了單樁的荷載沉降的解析解。通過(guò)引入位移場(chǎng)假設(shè)，求出了兩樁之間的相互作用的解析解，在此基礎(chǔ)上分析群樁相互作用時(shí)存在的“遮簾效應(yīng)”和“加

2、筋效應(yīng)”，并揭示了二者的產(chǎn)生機(jī)理。基于荷載傳遞法和單樁位移場(chǎng)假設(shè)對(duì)均質(zhì)土中復(fù)合地基，首先直接建立了等長(zhǎng)群樁基礎(chǔ)的總余能表達(dá)式，在此基礎(chǔ)上才用直接分析的方法計(jì)入樁間土的作用得到復(fù)合地基的總余能，采用里茲變分法直接建立了等長(zhǎng)樁復(fù)合地基的荷載沉降關(guān)系。對(duì)于長(zhǎng)短樁復(fù)合地基引用“虛擬土樁”的概念，將其轉(zhuǎn)換為等長(zhǎng)樁的范疇在進(jìn)行計(jì)算分析得到長(zhǎng)短樁復(fù)合地基的荷載沉降關(guān)系。
　　通過(guò)研究可以得到以下一些主要結(jié)論:
　　1.單樁分析時(shí)采用雙折線(xiàn)

3、模型比較簡(jiǎn)單，但是與實(shí)際情況不相符，計(jì)算精度較差;采用三折線(xiàn)模型則可以很好的模擬土體的非線(xiàn)性效應(yīng)。
　　2.群樁之間的“遮簾效應(yīng)”、“加筋效應(yīng)”是客觀存在的。通過(guò)兩樁相互作用的分析，可知它是通過(guò)樁側(cè)附加剪力引起的，且與樁間距成反比，與樁徑比大小成正比，樁長(zhǎng)成正比。有上可知對(duì)于長(zhǎng)短樁來(lái)說(shuō)相較于等長(zhǎng)樁其這兩種效應(yīng)影響要小一些。
　　3采用本文變分法通過(guò)對(duì)等長(zhǎng)樁復(fù)合地基模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)其計(jì)算結(jié)果沉降較小。相反，樁長(zhǎng)較小時(shí)

4、其計(jì)算沉降沉降較大;采用變分法通過(guò)對(duì)長(zhǎng)短樁樁復(fù)合地基模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)受到相同荷載作用時(shí)，隨著樁數(shù)增加對(duì)所得最終計(jì)算沉降無(wú)明顯變化;采用變分法通過(guò)對(duì)長(zhǎng)短樁樁復(fù)合地基模型進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)受到相同荷載作用時(shí)，隨著墊層厚度增加計(jì)算所得最終沉降有所增大。
　　4通過(guò)對(duì)模型試驗(yàn)所測(cè)的各種模型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與本文的變分法理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比。發(fā)現(xiàn)兩者之間的誤差隨著所施加荷載的增大而減小;線(xiàn)性分析計(jì)算的結(jié)果在荷載位移的線(xiàn)彈性階段時(shí)誤差較小。而非線(xiàn)性

5、分析計(jì)算的結(jié)果則在整個(gè)階段誤差都較小。從而對(duì)本文的理論計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證，確定了該方法的合理性以及工程實(shí)踐中的可行性。
　　5目前的群樁沉降計(jì)算理論不能對(duì)大規(guī)模群樁進(jìn)行整體性分析，為了能分析較大規(guī)模群樁，采用傳統(tǒng)的相互作用系數(shù)的方法分析，但是其不能很好的考慮“遮簾效應(yīng)”、“加筋效應(yīng)”，因而容易高估群樁條件下樁與樁之間的相互作用，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果過(guò)大。采用本文的變分法可以對(duì)大規(guī)模群樁進(jìn)行整體分析從而能很好的考慮遮簾效應(yīng)”、“加筋效應(yīng)”的