基于ABAQUS的刚—柔性桩复合地基有限元分析

发布时间：2017-04-28 08:08

  本文关键词：基于ABAQUS的刚—柔性桩复合地基有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刚-柔性桩复合地基属地基处理范畴,是长短桩复合地基中的一种特殊形式。刚性长桩和柔性短桩组成其桩体,并和桩间土体形成地基共同承担上部结构传来的荷载。近年来,这种新的地基处理形式得到越来越广泛地应用,尤其是在深厚软土中,与传统的地基形式相比在控制沉降变形方面具有显著优势。基于ABAQUS有限元分析软件,本文对刚-柔性桩复合地基的桩土模型进行数值分析。文中以沉降控制设计理论为基础,通过建立六种不同的5×5布桩方案,对刚-柔性桩复合地基的方案进行优化。然后,依据最佳方案,对刚-柔性桩复合地基进行水平荷载作用下的受力分析,进而从受力角度对最佳方案作进一步的优化。具体内容包括以下几方面:(1)依据复合地基的发展背景,对刚-柔性桩复合地基的组成、工作机理以及破坏形式进行论述,探讨了浅基础、桩基础和复合地基的异同,并与刚性长短桩复合桩基进行对比,阐明了刚-柔性桩复合地基的使用范围和使用条件。(2)对刚-柔性桩复合地基的沉降设计和承载力设计进行分析,总结了按沉降控制设计理论的基本原理和步骤,以及单桩和群桩水平承载力的计算方法。(3)介绍了ABAQUS有限元分析软件,对运用时所遇到的问题进行总结,并详细描述了刚-柔性桩复合地基桩土模型建立的过程。(4)对竖向均布荷载作用下的不同布桩方案进行模拟。在总桩数不变而刚性桩所占比例不断变化的情况下,依据ABAQUS分析结果,对刚-柔性桩复合地基的沉降变形进行讨论,得出了承台沉降量随刚性桩比例变化的一般规律。(5)论述了按沉降控制设计理论在深厚软土地基设计中的合理性,并依据其对方案进行优化。然后,依据最佳方案,着重探讨了其在水平荷载作用下受褥垫层、刚性桩、柔性桩模量变化影响的受力性状。(6)依据最优方案,并结合刚-柔性桩复合地基沉降性状和受力性状的一般规律,提出一些有价值的建议给实际工程。
【关键词】：刚-柔性桩复合地基 沉降控制设计 水平承载力 方案优化 荷载分担比
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU470
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 复合地基概述9-10
• 1.2 课题研究的现状10-15
• 1.2.1 刚-柔性桩复合地基概述10-11
• 1.2.2 刚-柔性桩复合地基工作机理11-14
• 1.2.3 刚-柔性桩复合地基的研究现状14-15
• 1.3 本文研究的内容及意义15-17
• 第二章 刚-柔性桩复合地基设计分析17-29
• 2.1 沉降设计分析17-23
• 2.1.1 刚-柔性桩复合地基的沉降计算17-19
• 2.1.2 刚-柔性桩复合地基沉降控制设计理论19-21
• 2.1.3 刚-柔性桩复合地基沉降控制设计的步骤21-23
• 2.2 承载力设计分析23-27
• 2.2.1 水平荷载下的单桩受力分析23-26
• 2.2.2 水平荷载群桩计算方法26-27
• 2.3 荷载分担比27-29
• 第三章 有限单元法及其模型的建立29-37
• 3.1 有限单元法的基本概念29
• 3.2 有限元法求解步骤29-30
• 3.3 有限元分析需注意的的问题30-31
• 3.3.1 网格的划分30
• 3.3.2 初始地应力的平衡30-31
• 3.4 模型的建立31-37
• 第四章 沉降控制下的方案优化37-47
• 4.1 竖向均布荷载下的沉降分析37-43
• 4.1.1 ABAQUS后处理37
• 4.1.2 同一荷载水平下六种方案沉降分析37-41
• 4.1.3 刚性桩所占比例与承台差异沉降的关系41-42
• 4.1.4 刚性桩所占比例与承台平均沉降的关系42-43
• 4.2 沉降控制下的最佳方案的确定43-47
• 第五章 水平荷载作用下的受力性状分析47-73
• 5.1 垫层模量对刚-柔性桩复合地基受力性状的影响47-59
• 5.1.1 垫层模量变化对承台沉降的影响48-49
• 5.1.2 垫层模量变化对桩身水平位移的影响49-51
• 5.1.3 垫层模量变化对桩身轴力的影响51-54
• 5.1.4 垫层模量变化对桩身弯矩的影响54-59
• 5.2 刚性桩模量的变化对刚-柔性桩复合地基性状的影响59-65
• 5.2.1 刚性桩模量的变化对承台沉降的影响59
• 5.2.2 刚性桩模量的变化对桩身水平位移的影响59-62
• 5.2.3 刚性桩模量的变化对柔性桩桩身轴力的影响62-63
• 5.2.4 刚性桩模量的变化对柔性桩桩身弯矩的影响63-65
• 5.3 柔性桩模量的变化对刚-柔性桩复合地基性状的影响65-70
• 5.3.1 柔性桩模量的变化对承台沉降的影响65
• 5.3.2 柔性桩模量的变化对桩身水平位移的影响65-68
• 5.3.3 柔性桩模量的变化对刚性桩桩身轴力的影响68-69
• 5.3.4 柔性桩模量的变化对刚性桩桩身弯矩的影响69-70
• 5.4 本章小结70-73
• 第六章 结论与展望73-77
• 6.1 结论73-75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表的学术论文目录82

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本文编号：332433