疏桩基础竖向承载力的静力研究

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疏桩作为一种新的桩基设计理念,因为其具有良好的经济效益和广阔的应用前景,从而近年来得到了广泛的重视。然而由于受到认识水平和计算手段的限制,许多设计工程师还是采用传统的群桩设计方法进行设计,这必然会造成很大的浪费。 疏桩是一种利用疏化桩基原理提高单桩有效承载力的桩基础形式,并且通过发挥桩间土的承载能力来补偿桩基承载力,它是属于桩土共同作用的范畴。疏桩基础是近年来对减沉桩基础研究所取得的成果之一,它的出现是一种设计思想的转变,是以控制建(构)筑物的沉降量为目标的桩基础型式。近年来在岩土工程中得到了广泛的应用。尽管如此,疏桩的设计计算理论仍有待进一步深入研究。因此对疏桩的承载能力进行研究具有较重要的理论和实际意义。本文做了以下工作: (1)本文通过大量的调查研究及试桩资料,对疏桩的承载力性状及破坏模式等问题进行了探讨,从疏桩基础桩土共同作用角度出发,对桩土相互作用的国内外研究进行了总结;同时介绍了国内外对疏桩基础的模拟试验研究与现场试验测试的发展情况,以及介绍了疏桩基础沉降分析的几种常用方法。承载力性状的研究结果表明:疏桩的荷载传递及其破坏特性主要与桩的长径比、桩间土的承载力、桩距和成桩工艺等因素有关,桩周土的压缩变形渐由弹性阶段进入到塑性变形阶段。另外,本文还对群桩中的桩侧阻力和桩端阻力的群桩效应进行了较为详细的探讨。 (2)本文对接触面的实现过程进行了介绍,对所采用的单元类型,也进行了简要说明。用ANSYS软件建立疏桩基础模型进行数值模拟,分析了承载力曲线特性、桩土荷载分配、桩土应力比、桩身应力、侧摩阻力等多个方面,总结了各种因素对疏桩承载力的影响其以及变化规律。同时,本文通过有限元分析了桩基础的各种群桩效应,总结了群桩效应随桩距的变化而变化的规律。并得出结论:当桩距在5d-6d时,群桩效应中,可忽略桩侧、桩端土体的群桩效应,而承台内区和外区土体效应应该考虑在内。 (3)本文详细阐述里疏桩竖向承载力的计算方法,其中包括单桩承载力的确定,桩间土承载力的确定,并结合有限元分析群桩效应的结果,用以计算群桩效应。文中给出了计算步骤以及各参数数值的确定。 (4)本文结合文献试桩资料进行了实例分析。实践表明:用上述的计算方法分析所得出的结果与实际情况是吻合的。另外,本文还利用面向对象编程工具Visual B++6.0编制了计算疏桩基础承载力的程序。对影响疏桩基础承载力的各种因素从数值方面进行了研究分析。通过采用自编分析软件对桩径、桩长、土的压缩模量、土的承载力等因素对疏桩基础承载力影响进行分析比较,得到了各自关于承载力的影响曲线,同时对各因素作了评价分析,得出一些规律性结论。实例研究表明,本文自编的疏桩基础桩土共同作用的计算程序程序是切实可行的,其运算结果比较令人满意,具有一定实用价值。
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