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变形计算,尤其是沉降计算,是真空预压的重要研究课题之一,其可靠程度直接影响着建筑物的设计、施工和安全使用。
尽管目前真空预压取得了很大的发展,但其设计计算仍没有统一的理论。尤其是对地基沉降的计算,相关的方法大都是仿照堆载预压形成,即将膜下真空度等效为相同大小的荷载作用在地基上,采用分层总和法进行地基沉降计算。对于其中存在的差异,仍采用乘以综合修正系数ψS的方法来修正。此法虽然为许多规范所采纳,但由于真空预压与堆载预压在加固机理上存在本质区别,简单地将其荷载等效是错误的,这也使得真空预压加固地基沉降计算与实测往往很不相符,ψS取值也无法得到很好总结。因此有必要去进一步研究真空预压的加固机理,寻求更能反映真空预压加固机理的变形计算方法。
本文在前人工作的基础上,进行了如下方面的分析研究:
(1)总结分析了真空预压与堆载预压在加固机理上的本质区别,并基于这种区别讨论了现有真空预压设计计算方法存在的问题。
(2)考虑到负压在真空预压研究中的重要作用,本文利用有限元分析软件 ADINA建立三维有限元模型,对土体中的负压分布规律进行了研究。
(3)总结了现有真空预压沉降计算方法及其存在的不足,提出了真空预压变形计算的弹性法,该法基于真空预压加固机理,能更好的反映土体的实际变形。同时,该法可以实现真空预压中土体应力、应变、侧向变形等的计算,这是现有方法所欠缺的。
(4)为实现弹性法理论的简化利用,对弹性法理论计算中涉及的一系列奇异积分进行了处理,相关的处理方法可为类似的计算问题提供参考。
(5)在弹性理论的基础上,利用Matlab编制了有关程序,结合有关工程实例证明了本文相关理论在真空预压实际工程中的可行性与合理性。同时,基于弹性理论,对土体的变形规律和真空预压的边界效应进行了分析。最后,探讨了真空预压变形计算的角点法。