復(fù)合地基優(yōu)化的理論與措施研究.pdf

1、當(dāng)前復(fù)合地基實(shí)踐中出現(xiàn)了許多以優(yōu)化為目的的新的生長(zhǎng)點(diǎn)。對(duì)這些新的生長(zhǎng)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)、提高和理論化研究，促進(jìn)復(fù)合地基新型設(shè)計(jì)理念的變革和設(shè)計(jì)理論的形成是一項(xiàng)具有重大現(xiàn)實(shí)與理論意義的工作。本論文以推動(dòng)這些生長(zhǎng)點(diǎn)的成熟與應(yīng)用為主要目標(biāo)，對(duì)復(fù)合地基優(yōu)化的理論與技術(shù)措施進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 1、論文提出了復(fù)合地基優(yōu)化的總體目標(biāo)和應(yīng)該遵循的基本原則，較為全面地分析歸納了復(fù)合地基優(yōu)化的技術(shù)措施，使得目前零散、孤立的復(fù)合地基優(yōu)化方法系統(tǒng)化、理論化

2、，從而建立了復(fù)合地基優(yōu)化理論的基本框架體系。該框架體系以復(fù)合地基整個(gè)系統(tǒng)(包括基礎(chǔ)、樁體、土體、褥墊和承臺(tái))的共同工作理論和在各階段的變化規(guī)律，以及地基處理的各種有效技術(shù)為基礎(chǔ)，以實(shí)際工程對(duì)象對(duì)地基承載力和地基沉降量的要求彼此協(xié)調(diào)為目標(biāo)，面向“全系統(tǒng)”、“主過程”和“多方法”整體配合互補(bǔ)尋優(yōu)，抓住了復(fù)合地基優(yōu)化的實(shí)質(zhì)因素。 2、論文采取結(jié)合適當(dāng)原型觀測(cè)的數(shù)值試驗(yàn)方法對(duì)復(fù)合地基優(yōu)化問題進(jìn)行研究，建立了基于Adina軟件平臺(tái)，以Bi

3、ot固結(jié)理論為基礎(chǔ)的復(fù)合地基彈塑性大位移分析模型，并用原型觀測(cè)結(jié)果對(duì)建立的數(shù)值模型的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。模型中用劍橋模型反映地基土的本構(gòu)，用接觸力學(xué)模型反映樁土之間的接觸，用“單元生死”技術(shù)準(zhǔn)確模擬了復(fù)合地基的施工過程，用“重啟動(dòng)”功能和開挖“Elment death：Decay”功能模擬樁體開挖成孔和填石過程，用“：Rebar”單元模擬加筋網(wǎng)，從而可以靈活地模擬樁式、層式和樁層組合式復(fù)合地基在各種施工過程下的承載特性，在計(jì)算技術(shù)上具有先進(jìn)

4、性。 3、論文分別以復(fù)合地基型式組合優(yōu)化、施工過程優(yōu)化以及工后加固優(yōu)化等技術(shù)措施的典型條件為例，利用本文建立的數(shù)值分析模型，分析了各典型條件下復(fù)合地基的工作機(jī)理和特性。(1)對(duì)型式組合優(yōu)化的條件，揭示了層樁組合式復(fù)合地基與層式、樁式復(fù)合地基的承載特性差別；完善了層樁組合式復(fù)合地基“工后沉降”的定義，以及其在數(shù)值分析中的確定方法；分析了樁體和網(wǎng)體剛度、樁體的滲透性、地基的滲透性以及運(yùn)行荷載對(duì)復(fù)合地基“工后沉降”的影響，為復(fù)合地基型

5、式組合優(yōu)化方法的應(yīng)用提供了理論支持；(2)對(duì)無砂混凝土小樁復(fù)合地基技術(shù)不同施工過程優(yōu)化條件的研究得出：不同的施工過程所形成的復(fù)合地基具有不同的承載能力，良好的施工過程可以充分發(fā)揮上部建筑物荷載對(duì)地基的壓密和加速固結(jié)作用，提高地基土本身的承載力，從而提高復(fù)合地基的承載力，并可以使沉降量絕大部分發(fā)生在施工期間，大大減少建筑物的工后沉降；(3)對(duì)工后加固的優(yōu)化條件，根據(jù)復(fù)合地基中樁間土本身的承載能力決定于淺層部位樁間土的力學(xué)特性，而樁體的承載

6、能力關(guān)鍵在于其深部的特點(diǎn)，提出復(fù)合地基淺層加固技術(shù)和利用淺層加固和深層后灌漿技術(shù)進(jìn)行復(fù)合地基工后優(yōu)化的方法。以淺層換填的工后加固技術(shù)為例，采用數(shù)值試驗(yàn)的方法，證實(shí)了工后淺層加固技術(shù)可以較大地提高復(fù)合地基承載力的事實(shí)，并分析了不同加固深度對(duì)復(fù)合地基變形、承載力和樁體、樁間土塑性區(qū)的開展等各個(gè)方面的影響。 4、論文還探討提出了復(fù)合地基數(shù)值計(jì)算中樁土應(yīng)力比和極限承載力、承載力特征值的確定方法。前者鑒于樁頂應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜、群樁中樁之間相互

7、影響使得與樁土應(yīng)力比定義不符以及常規(guī)Goodman等界面單元計(jì)算的法向應(yīng)力不準(zhǔn)等因素，而使數(shù)值計(jì)算中不易準(zhǔn)確確定樁土應(yīng)力比的實(shí)際，提出將樁土接觸面按接觸力學(xué)問題處理，以樁體頂部中段平均法向接觸應(yīng)力為樁所受應(yīng)力值，以等應(yīng)變假定為基礎(chǔ)，按照樁與土的力平衡條件計(jì)算樁間土應(yīng)力，以兩者之比得到樁土應(yīng)力比的方法；后者鑒于數(shù)值計(jì)算中復(fù)合地基的極限承載力和承載力特征值不易確定的實(shí)際，提出用數(shù)值計(jì)算方法模擬載荷試驗(yàn)，按照非線性迭代不收斂時(shí)載荷板上作用的外

8、荷載為復(fù)合地基極限承載力，而用計(jì)算出的p～s曲線，按照規(guī)范規(guī)定的方法確定復(fù)合地基承載力特征值的方法。這些方法的提出是復(fù)合地基數(shù)值計(jì)算技術(shù)的一個(gè)進(jìn)步。 5、論文鑒于淺層加固時(shí)主體樁已經(jīng)施工完畢，可以進(jìn)行載荷試驗(yàn)的有利條件，提出了以加固前復(fù)合地基的載荷試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，從加固前后地基綜合變形模量的變化出發(fā)，估算加固后復(fù)合地基承載力的非線性彈性方法，并編制了相應(yīng)的計(jì)算程序。該方法避免了室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果不符合實(shí)際的缺陷且計(jì)算簡(jiǎn)單，使用方便，便