樁筏基礎(chǔ)簡化方法分析研究.pdf

1、樁筏基礎(chǔ)是高層建筑廣泛采用的一種重要的基礎(chǔ)型式，關(guān)于樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的研究受到學(xué)術(shù)界和工程界的普遍關(guān)注。雖然人們對該課題己進(jìn)行了大量分析與探討，研究成果顯著，但由于其涉及因素很多，十分復(fù)雜，目前許多問題尚未圓滿解決。計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展，使得人們在進(jìn)行試驗(yàn)研究的同時，有可能通過理論分析來進(jìn)一步認(rèn)識、發(fā)現(xiàn)樁筏基礎(chǔ)與地基共同作用的機(jī)制，研究探討有效、實(shí)用的分析方法，以達(dá)到為工程服務(wù)的目的。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，沿海地區(qū)高層建筑的建設(shè)正處

2、于高速發(fā)展時期。沿海地區(qū)常為軟弱地基，常需要對成百上千根樁進(jìn)行沉降分析。傳統(tǒng)有限元法和邊界元法都需要對樁進(jìn)行單元劃分，需要建立很大的樁土剛度矩陣，因此不適用于大規(guī)模樁筏基礎(chǔ)的分析。本課題主要任務(wù)是研究適合于大規(guī)模樁筏基礎(chǔ)非線性簡化分析方法。 本課題主要進(jìn)行以下工作：首先對現(xiàn)有的各種單樁沉降的計(jì)算方法進(jìn)行綜述，討論了各方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍；提出考慮樁土相互作用非線性的單樁分析方法，為后文的群樁沉降分析作理論上的鋪墊。其次，使用

3、相互作用系數(shù)的方法分析群樁系統(tǒng)的沉降可以大大減少計(jì)算時間。由于Poulos提出的相互作用系數(shù)的方法沒有考慮樁的“加筋”和“遮簾”作用，因此群樁的計(jì)算沉降通常比實(shí)測值要大。本文提出考慮了樁的“加筋”影響的相互作用系數(shù)的簡化計(jì)算方法，并通過修正樁—樁之間地基的剪切模量來考慮樁的“遮簾”的影響。經(jīng)過實(shí)例分析比較，證明該計(jì)算方法可以給出更符合實(shí)際情況的相互作用系數(shù)。最后，本課題提出一種分析大規(guī)模樁筏基礎(chǔ)非線性變形的簡化分析方法。研究了群樁沉降的

4、主要計(jì)算參數(shù)—樁周土的彈性模量和泊松比的確定方法，提出一種通過單樁現(xiàn)場實(shí)測荷載位移曲線，使用遺傳算法反分析土的材料參數(shù)的實(shí)用方法。同時在樁筏基礎(chǔ)沉降分析中，充分利用單樁載荷試驗(yàn)曲線，將它用于樁筏基礎(chǔ)的非線性分析中，從而使得沉降預(yù)測結(jié)果更符合工程實(shí)際情況。本文將筏板假定為彈性薄板。筏板下的群樁假定為相互作用的非線性彈簧，使用雙曲線函數(shù)擬合載荷試驗(yàn)的Q-S曲線，并用它來模擬樁在荷載下的非線性響應(yīng)。采用相互作用系數(shù)法分析樁—樁間的相互作用，同

5、時考慮樁的“加筋”對相互作用系數(shù)的影響。為了簡化計(jì)算，采用多項(xiàng)式擬合樁—樁和樁—土相互作用系數(shù)。使用彈性半空間或有限層理論分析土節(jié)點(diǎn)問的相互作用。經(jīng)過實(shí)例分析比較，該方法不但可以節(jié)省大量機(jī)時，而且可以得到較滿意的預(yù)測結(jié)果。 通過上述研究，本課題成功解決了大規(guī)模樁筏基礎(chǔ)非線性沉降分析問題，使得對大規(guī)模樁筏基礎(chǔ)沉降分析變得十分方便。同時，將試樁載荷試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用于群樁沉降分析中，使得樁筏基礎(chǔ)的沉降結(jié)果更符合實(shí)際工程情況。因此，本文的研