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关键词： 缺陷桩   桩基础   竖向承载性状   桩—土相互作用机理   三维有限元分析  

摘要： 缺陷桩的出现在桩基施工中往往是很常见的;桩身常见的缺陷形式一般包括桩身局部断裂,桩身局部扩径,桩身局部缩径等。目前对于缺陷桩的工作性状和桩—土工作机理的研究相对较少,还处于起步阶段,而且主要集中在缺陷单桩方面的研究,本文在此前提下,对于含有缺陷桩的桩基础的整体工作性状和桩基础中桩—土相互作用机理进行了分析研究。 本文采用三维非线性有限元法研究了含有缺陷桩的桩基础的竖向承载性状和桩—土相互作用机理,并分别与相应的无缺陷桩的承载性状进行了对比分析,得出了在竖向荷载作用下,各种缺陷桩基础各自的工作性质。通过对各缺陷桩基础承台的荷载沉降曲线与正常桩基础的对比得出含有断桩、扩径桩和缩径桩的桩基础各自的工作性状,通过对每种缺陷桩基础中桩身轴力分布、桩底部端承力随荷载变化的情况以及承台不同位置弯矩与相应正常桩基础中相应各桩的结果进行对比和分析,得出每种缺陷桩基础相对于正常桩基础各自的工作机理。研究成果揭示了缺陷桩对群桩基础整体工作特性影响规律性,对出现缺陷桩时桩基承载性状的分析评价与施工技术处理有重要的指导意义。

关键词： 可靠度   地基基础   有限元   优化设计  

摘要： 地基基础工程中存在大量的不确定因素,工程设计中处理这些不确定性的方法是安全系数法。安全系数法在理论上存在一些缺陷,其结果无法完整清晰地评价工程安全度,经常会造成工程设计的较大风险或设计上的浪费。而可靠度设计计算方法比安全系数法更科学合理,可以弥补安全系数法的诸多不足,得出更多合理的安全性评价指标。因而地基基础工程中可靠度方法的应用研究具有重要的理论与实际意义。 本文运用理论分析、试验分析与数值模拟等手段,对结构可靠度计算方法、基于有限元法的地基基础可靠度分析及优化设计等问题进行了重点研究,主要内容如下: (1)介绍了结构可靠度理论的基本概念与常用计算方法;基于误差传播理论,提出一种较为简单的可靠度计算方法,通过对膨胀土路基沉降的可靠度计算及与JC法计算结果的比较,表明该方法简单可靠,精度能满足工程要求。 (2)介绍了两种常用的蒙特卡罗抽样方法;通过水泥复合土工程试验实例研究了统计学中正交试验设计法在土工试验中的应用,表明该方法科学合理,可大大减少试验次数;在此基础上,将正交试验法应用于蒙特卡罗抽样,提出一种改进的抽样方法,可减少蒙特卡罗法的模拟次数,提高模拟效率。 (3)将蒙特卡罗法与有限元法相结合,借助于ANSYS软件,在计算机上实现蒙特卡罗-有限元法分析结构的可靠度。通过筏板基础的可靠度分析,表明该方法可方便地进行地基基础可靠度分析、显著提高可靠度分析的效率与精度。 (4)运用结构优化设计理论与结构有限元分析方法,探讨了基础工程的优化设计,借助ANSYS软件实现优化设计的过程。以筏板基础可靠度为状态函数,通过优化迭代过程实现了筏板厚度的优化。

关键词： 筏板基础   沉降   独立基础   有限元法   量纲分析法  

摘要： 地基沉降计算是基础工程设计的重要组成部分之一,尤其对于具有一定刚度且宽度较大的筏板基础来说,更是面临基底压力难以准确计算而导致沉降难以计算的问题。随着我国采用筏板基础的高层建筑日益增多,筏基沉降计算问题日渐突出,本文针对筏板基础沉降进行研究,具有理论及实际意义。 本文以有限元理论为基础,以现有的仿真软件为依托,首先讨论了筏板基础板厚的不同对地基沉降的影响,并对受力云图和沉降数据进行了一定的分析;其次,结合受力云图和沉降计算数据,探讨了在受力相同的情况下,筏板上柱距的增加对柱与柱之间沉降的相互影响;随后,对不同柱距、不同受力和不同板厚的筏板基础进行了沉降计算,根据计算所得的沉降数据,利用最小二乘法原理,拟合出了当筏板基础沉降计算可简化为独立基础沉降计算时,外力和柱距所应满足的函数关系式,并通过物理学中的量纲分析法,建立了筏板基础简化为独立基础的基础尺寸函数表达式;最后,通过一个具体的工程实例,验证了简化计算函数的合理性,为实际工程中的应用提供了一定的参考。

关键词： 桩顶预留净空   褥垫层   相互作用   复合地基   水平荷载  

摘要： 近几年来，随着桩筏基础广泛应用于中、高层建筑中，桩与筏板之间新的构造形式在工程实践中得到了进一步发展。这些桩与筏板新的构造形式主要是调整桩、土分担荷载，试图使土首先承担荷载，可以使桩数较少的沉降控制桩基础桩顶反力减小，同时，又可灵活调整沉降，以使建筑物沉降尽可能均匀。总之，这些新的构造形式既能满足承载力和功能要求，又具有很大经济效益，在实际工程中有广阔的应用前景。 目前，由于人们对于这些新的构造形式在竖向及水平荷载共同作用下桩土相互作用的机理还没有形成一套成熟的广泛适用的理论体系，因此在设计、施工中大都是依据已有的工程实践经验。由于各地的地质环境的差异，少数地区的工程实践经验并不能应用到大多数地区的工程实践中。因此，对于这些新的构造形式的桩土之间相互作用的机理的研究是目前科研工作者的首要任务。 本文利用通用有限元软件ABAQUS进行模拟，研究竖向及水平荷载作用下桩、土及承台之间的相互作用。首先针对文献的现场单桩试验进行了有限元模拟，通过参数调整使计算结果与实验结果接近，然后采用此参数进行了三桩条形承台及单桩的仿真试验模拟。通过变化桩间距、桩长及桩顶预留净空高度，分析了上述各因素对三种构造形式的基础在竖向及水平荷载作用下承台(基础)、桩、土相互作用性状的影响。此外，本文还依据有限元的计算结果对工程的设计、施工提出了相关的建议。

关键词： 剪力墙结构   桩筏基础   共同作用   三维有限元   差异沉降   长短桩  

摘要： 随着经济与技术的发展,高层建筑日益增多,桩基成为更加普遍的基础形式。桩筏基础受力明确,既能充分发挥桩的潜力,同时又能充分利用地基土自身的承载力,作为高层建筑的重要基础形式被广泛采用。随着共同作用理论的发展,以及计算机的普及和性能的不断提高,人们对桩筏基础有了较多认识。但是由于桩筏基础是一个十分复杂的系统,其研究涉及众多因素,有必要进一步认识上部结构、桩筏基础与地基土的共同作用机制。因此,开展共同作用课题的研究具有重要意义。 本文针对某工程实例,利用大型有限元程序ABAQUS建立了剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用的全三维模型,土体分别采用弹性和理想弹塑性模型,考虑上部结构刚度、地基土变形模量、承台厚度和桩长等参数变化对共同作用工作性状的影响。得到如下主要结论: (1)上部结构施工至9层后,其对差异沉降和筏板弯矩的调节作用减弱,表现出上部结构刚度作用的有限性。 (2)考虑上部结构刚度作用,筏板对地基的架越作用明显,基底土反力呈明显的马鞍形;荷载向角桩、边桩集中;地基土分担总荷载的10%～20%。 (3)当地基土为单层均质时,地基土越硬,基础的最大沉降和差异沉降越小,地基土分担的荷载增加,筏板最大弯矩减小;当存在硬壳层和软弱下卧层时,地基土荷载分担比略有提高。 (4)增加筏板厚度能减少一定的差异沉降,提高地基土的荷载分担比,同时筏板下中桩、边桩和角桩的桩顶反力分布更不均匀,筏板弯矩急剧增长。 (5)通过调整筏板中部局部范围桩长可以控制差异沉降及筏板弯矩大小。从材料的合理利用和经济性上考虑,长桩和短桩的长度比宜为1.75～2.0。

关键词： 桩桶基础   上拔荷载   位移控制计算   有限元分析   等效塑性应变  

摘要： 随着重大工程项目的增多和海洋工程建设的发展，对承受上拔荷载的基础研究和对新型抗拔基础结构形式的研究是当前工程界的一个焦点。桩-桶基础结合桩基础和桶基础的各自有点组合成一种新型基础形式，将在港口近海工程中应用广泛。 分析了桩基础抗拔破坏形态，荷载传递规律和桩侧摩阻力的发挥机理，并介绍了桩基础上拔荷载传递分析方法。对桶形基础抗拔承载性能作了介绍。在此基础上，对上拔荷载在桩-桶基础中的传递过程进行分析。通过室内模型试验，对上拔荷载与上拔位移、土体在上拔荷载作用下的破坏形态、以及上拔变形过程进行了分析，确定其破坏模式。根据模型试验中的上拔荷载与上拔位移关系，推导出桩-桶基础上拔位移控制计算公式。 通过使用ANSYS软件，对桩-桶基础上拔试验进行有限元数值模拟。将基础受上拔荷载作用作为轴对称问题考虑，土体采用Drucker-Prager弹塑性和相关联流动准则，基础作为线弹性体考虑，基础与土的相互作用采用二维面面接触单元模拟，将重力场转化为初始应力荷载施加于每个单元上，实现模型中的初始重力场。 结合室内模型试验，对有限元模拟结果进行了分析。将有限元模拟结果荷载～位移曲线无量纲化与试验对比，具有共同特征。对模拟结果的位移场进行分析，发现在上拔过程中，基础周围土体位移场分布先后出现三个阶段，反映出土体承载特性。利用有限元计算出的等效塑性应变云图分析土体塑性区发展与破坏演变的过程，发现土体贯通的等效塑性应变区域与室内模型试验中观测的破坏面形成的区域相对位置一致，验证了采用等效塑性应变分析破坏形态的合理可行性，提出了利用有限元等效塑性应变云图分析基础破坏形态方法。分析了上拔过程中基础周围土体所受剪应力水平变化过程。

关键词： 隧道工程   隧道明洞   桩筏基础   软弱地基   三维有限元  

摘要： 浃底隧道作为城市景观大道——瓯海大道上的重要构筑物,在洞口设计中采用了有利于环保及景观的拉长明洞。针对于浃底隧道出洞口段的软弱地基,结合出洞口明洞设计的特点,采用了桩筏基础的设计方案以避免过大沉降带来的不利影响。应用有限元方法,建立了明洞、桩筏基础与土共同作用的三维有限元模型,对桩筏基础应用于隧道洞口软弱地基处理这一方法进行了初步的研究。通过研究表明,隧道洞口在软弱地基条件下,采用的桩筏基础能充分发挥桩基承载能力,能有效的控制明洞填土所引起的不均匀沉降。

关键词： 拱坝   基础处理   应力分析   位移   有限元法   锦屏一级拱坝  

摘要： 锦屏一级拱坝坝区地质条件复杂,主要地质缺陷有f5、f8、f13和f14断层,深部裂缝,层间挤压带,煌斑岩脉及变形拉裂岩体等。在可研设计中,对这些缺陷采用了多种基础处理措施,以改善拱坝应力和受力状态。本文采用三维有限元方法,分析了各种处理措施的效果。

关键词： 疏桩基础   桩距   承载性能   有限元  

摘要： 基于ANSYS数值模拟,分析了不同桩距下疏桩基础的承载性状.分析认为随着桩距的增加,桩分担荷载比减小,承台发挥更大的承载作用;承台平均沉降随桩距增加而增大,当桩距为5～6d时,其沉降值虽有一定的加大,但通过控制其变形量达到强度和变形均能满足建筑物要求的目的还是有可能的.