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本文较为系统地研究了静荷载下单桩沉降的时间效应问题,给出了多种工况下与时间相关的单桩沉降理论解,并详细地分析了单桩沉降随时间的变化规律。主要研究工作包括: 1.均质地基中单桩沉降的时间效应研究 将桩周土对桩的作用简化为Voigt体模型,建立了均质地基中考虑土体粘弹性的单桩静力平衡方程,成功地将时间因素与单桩的沉降联系起来。采用分离变量法求解得到了均质地基中受静力荷载作用的单桩桩顶沉降与时间关系的解析解,并据此分析讨论了各种参数的变化对单桩的沉降与时间关系的影响。 2.成层地基中单桩沉降的时间效应研究 考虑桩侧土体的成层性,将每一层土对桩的作用简化为voigt体模型,建立了单桩的静力平衡方程,并应用拉普拉斯(Laplace)变换和傅立叶(Fourier)逆变换等数学手段,求得了成层地基中静荷载下单桩的桩顶沉降与时间关系在拉普拉斯变换域内的解析表达式和在时间域内的半解析表达式,详细分析讨论了各种参数对单桩的沉降与时间关系的影响。 3.成层广义voigt体地基中单桩沉降的时间效应研究 将成层地基中每一层土对桩的作用简化为广义voigt体模型,由此建立了单桩的静力平衡方程,并求解得到了成层地基中静荷载下单桩桩顶沉降在拉普拉斯变换域的解析解和在时间域的半解析解。进而借鉴桩基动力分析中的平面应变模型参数的取值方法,将广义voigt体模型中的参数与土体的基本物理力学参数相联系,使得参数的选取具有一定的确定性和准确性,并进一步分析讨论了各参数的变化对单桩沉降性状的影响。 4.考虑桩土藕合作用的单桩沉降时间效应研究 从研究空间轴对称问题的角度出发,将桩周土体建模为三维粘弹性连续介质,更为合理地考虑了静荷载下桩土系统中单桩与桩周土的藕合作用,分别建立了桩周土体和桩体的静力平衡方程,并通过拉普拉斯变换、傅立叶逆变换等数学手段,获得了单桩桩周土体的垂直变形和桩顶沉降在拉普拉斯变换域内的解析解和在时间域内的半解析解,进而分析讨论了单桩沉降随时间变化的规律。 5.通过与现有单桩沉降计算理论的对比和对实际单桩静力载荷试验结果的分析与比较,论证了本文理论解的合理性及应用价值。 利用本文的理论解不但可以较好地模拟单桩在工作荷载下的Q-s曲线,而且可以模拟单桩静载荷试验的s-logt曲线,从而克服了以往相关理论难以考虑单桩沉降的时间效应的不足,丰富和完善了单桩沉降计算理论。