淺談柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基性狀與設(shè)計(jì)方法研究

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1、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院博士學(xué)位論文柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基性狀與設(shè)計(jì)方法研究姓名：呂文志申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：龔曉南;俞建霖20091001摘要近年來(lái)公路和鐵路路堤、土石壩、堆場(chǎng)、儲(chǔ)罐等工程中樁體復(fù)合地基的應(yīng)用日益增多，人們發(fā)現(xiàn)其性狀與建筑工程中樁體復(fù)合地基的有較大差異。在這類柔性基礎(chǔ)下的樁體復(fù)合地基設(shè)計(jì)中，目前仍采用剛性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的設(shè)計(jì)理論，造成計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差距較大，其結(jié)果偏于不安全．因此，開(kāi)展柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基性狀與設(shè)計(jì)方法的研究不僅具有理論價(jià)值，同時(shí)還有著廣闊的工程應(yīng)用前景，將具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在對(duì)柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的試驗(yàn)研究

2、、解析法研究和數(shù)值分析等方面現(xiàn)狀作了較詳細(xì)分析基礎(chǔ)上，本文主要作了以下工作：1)引進(jìn)“典型單元體”與“虛土樁”模型，將柔性基礎(chǔ)一墊層一復(fù)合地基一下臥層土體視為上下部共同作用的系統(tǒng)；引進(jìn)側(cè)阻分布函數(shù)和相對(duì)位移函數(shù)，統(tǒng)一了Alamgir型假設(shè)位移模式，從而可以考慮樁土界面之間存在相對(duì)滑移且同一水平面上地基土沉降不同，1結(jié)合系統(tǒng)的荷載傳遞規(guī)律和樁土界面的理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系，得到摩阻力發(fā)揮水平沿深度的分布，實(shí)現(xiàn)非直線型樁側(cè)摩阻力分布模式；基于以上假設(shè)，得到了柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基“虛土樁”單元體物理模型的彈性力學(xué)微分解答，并通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了該解析解的合理性。2)基于本文解析解和正交試

3、驗(yàn)方法，探討了填土高度與模量、墊層厚度與模量、樁體置換率、樁徑、樁長(zhǎng)、樁材模量、樁問(wèn)土壓縮模量、下臥層壓縮模量等因素對(duì)等沉面和中性面位置、樁土應(yīng)力比或荷載分擔(dān)比等的影響，研究了典型單元體柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的工作性狀。3)基于三維有限元和正交試驗(yàn)方法，分析了路堤寬度效應(yīng)、群樁效應(yīng)、墊層中的格柵加筋效應(yīng)以及填土的分層加載，通過(guò)基本算例，分析了系統(tǒng)總沉降、加固區(qū)與下臥層壓縮量、樁頂與樁底刺入量、樁身最大軸向應(yīng)力和樁側(cè)摩阻力、格柵受力等性狀；結(jié)合工程實(shí)際情況，著重探討了填土高度、填土寬度、格柵層數(shù)、樁材模量、樁體置換率、下臥層壓縮模量等6個(gè)因素對(duì)樁土應(yīng)力比或荷載分擔(dān)比、等沉面和中性

4、面位置的影響，研究了分層堆填時(shí)柔性基礎(chǔ)下群樁復(fù)合地基的工作性狀，為柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的設(shè)計(jì)和實(shí)踐提供有價(jià)值的參考。4)提出柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的設(shè)計(jì)思路，給出與荷載傳遞相關(guān)的土拱等沉面高度、中性面位置和樁土應(yīng)力比的確定方法，提出考慮上下部共同作用的柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)I合地基承載力、穩(wěn)定性的驗(yàn)算方法和沉降計(jì)算方法；5)將柔性基礎(chǔ)下樁體復(fù)合地基的荷載傳遞規(guī)律和設(shè)計(jì)方法運(yùn)用于某原料堆場(chǎng)工程事故的原因分析，并按剛性、柔性基礎(chǔ)分別復(fù)核了原設(shè)計(jì)的復(fù)合地基承載力；以此為基礎(chǔ)，提出了缸半剛性墊層”、“長(zhǎng)短樁復(fù)合地基”、“復(fù)合擋墻”的二次加固綜合措施，全過(guò)程的監(jiān)測(cè)驗(yàn)證表明其效果是明顯的，二次

5、加固處理措施獲得成功。關(guān)鍵詞：柔性基礎(chǔ)，樁體復(fù)合地基，共同作用，荷載傳遞規(guī)律，解析法，有限元法，正交試驗(yàn)，設(shè)計(jì)方法ABASTRACTPeoplefindthereliesdifferentworkingbehaviorsbetweenthepilecompo．qtegroundundertherigidfoundationandtheflexiblefoundation，suchaSembankmentsofhighwayandrailway，darns,stackyards,oiltanksetc．．Applyingthedesignmethod，whichisapplica

6、bletotherigidfoundation，totheflexiblefoundation，accordinglyanotebalegapbetweenthecalculatedvalueandthemeasuredwillbeinduced，anditisapttoinsecurity．Therefore,itisofgreattheoretJcdsignificancetostudyontheworkingbehaviorofthepilecompositegroundunderthefleKiblefoundation．Theresultsofstudy013thed

7、esignmethod。whichcanbeusedtotheengineeringpractice,havegreatvaluesofsocialandeconomicalbenefitsBasedon鍆overviewofeKperimentalresearch，alayticdmethod，numericalanalysisanddesignmethods,etc．，theprincipdcontentsandoriginalworkareasfollows：1)Theflexible