復(fù)合地基靜動(dòng)力特性研究.pdf

1、采用復(fù)合地基加固技術(shù)處理軟弱地基可以提高軟弱地基承載力，減小沉降量，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)于建于深厚軟土地基上的建筑物，相比承載力而言沉降控制更為工程人員所關(guān)注。眾所周知，深厚軟土地區(qū)建筑工程事故不少是由于沉降過大，特別是不均勻沉降過大引起的。現(xiàn)有地基沉降計(jì)算方法，一般不考慮基礎(chǔ)剛度，但實(shí)際上基礎(chǔ)自身剛度對(duì)地基的沉降有很大影響，不容忽視。另外，隨著復(fù)合地基在抗震地區(qū)以及在動(dòng)力設(shè)備地基處理中的廣泛應(yīng)用，開展基礎(chǔ)與復(fù)合地基的動(dòng)力相

2、互作用的研究也顯得尤為迫切。本文針對(duì)復(fù)合地基的研究現(xiàn)狀，進(jìn)行了以下研究工作： 1.較為系統(tǒng)地闡述復(fù)合地基的概念、分類及研究現(xiàn)狀；對(duì)現(xiàn)有的復(fù)合地基沉降計(jì)算方法進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)其優(yōu)點(diǎn)及不足進(jìn)行分析；總結(jié)了地基基礎(chǔ)靜、動(dòng)力相互作用研究現(xiàn)狀；系統(tǒng)的闡述半解析數(shù)值方法的特點(diǎn)、分類、理論基礎(chǔ)及工程應(yīng)用和發(fā)展概況。 2.首次提出復(fù)合地基橫觀各向同性本構(gòu)模型。根據(jù)土體中樁體的置入使得土體的變形特征發(fā)生改變，其豎向抗變形能力明顯提高的特點(diǎn)，

3、假設(shè)樁體為彌散在土體當(dāng)中的豎向纖維，將復(fù)合土看成是由一種局部橫觀各向同性材料，推導(dǎo)了橫觀各向同性材料的材料常數(shù)表達(dá)式，并研究了增強(qiáng)體和基體的彈性常數(shù)的確定問題。只要合理確定材料參數(shù)，采用橫觀各向同性模型來模擬復(fù)合地基變形更符合實(shí)際。 3.利用半解析方法的模擬無限域及快速收斂的優(yōu)點(diǎn)，建立復(fù)合地基半解析的沉降計(jì)算和基礎(chǔ)-復(fù)合地基靜動(dòng)力半解析分析方法。土體采用層單元，層單元沿水平兩個(gè)方向解析，垂直方向上用多項(xiàng)式插值，基礎(chǔ)采用板單元。為

4、模擬土體無限域影響，在復(fù)合體加固范圍內(nèi)及其下臥層外接無限延伸水平層單元，并分區(qū)構(gòu)造位移函數(shù)，以模擬荷載作用下地基沉降具有沿水平方向衰減的特性。 4.較全面研究了復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)地基變形特征的影響。通過改變復(fù)合地基置換率、加固深度和樁土模量比，研究復(fù)合地基的加固效果。計(jì)算結(jié)果表明，樁土模量比較大時(shí)(Ep/E0＞500)，可忽略加固區(qū)壓縮變形量；通過樁土模量比、置換率和加固深度變化的對(duì)比來看，為減小復(fù)合地基沉降，增加加固深度往往效

5、果更明顯，因此，在以控制沉降量為主要目的的復(fù)合地基優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)首先考慮增加加固深度；通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，加大水平加固范圍對(duì)復(fù)合地基的沉降影響不會(huì)很大。 5.研究了基礎(chǔ)剛度和復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)基礎(chǔ)變形特征的影響。結(jié)果表明，基礎(chǔ)剛度變化對(duì)復(fù)合地基的沉降有很大影響，復(fù)合地基沉降計(jì)算應(yīng)考慮基礎(chǔ)自身剛度；樁體置換率影響復(fù)合地基的加固效果，隨著置換率增大，復(fù)合地基-基礎(chǔ)體系沉降減小，對(duì)于正三角形布樁形式，從減小沉降的角度來而言，樁間距Se=(3

6、～4)d較為合適；在樁土模量比Ep/E0＜20的情況下，隨加固深度增大，基礎(chǔ)沉降變化不大。而Ep/E0＞50以后，隨復(fù)合地基的加固深度增大，基礎(chǔ)沉降明顯減小，減沉效果明顯；隨著樁土模量比的增加，復(fù)合地基上的基礎(chǔ)沉降減小，下臥層變形增大，當(dāng)Ep/E0＞500后，基礎(chǔ)沉降值基本不變，加固區(qū)變形很小可忽略。 6.地基與基礎(chǔ)的動(dòng)力相互作用對(duì)建筑物的動(dòng)力反應(yīng)有重要影響。由于豎向(水平)增強(qiáng)體置入軟弱地基內(nèi)必然會(huì)引起場(chǎng)地動(dòng)力特性改變。本文首

7、次采用半解析元法分析基礎(chǔ)板—復(fù)合地基體系動(dòng)力特性，并研究了置換率、加固深度和樁土模量比對(duì)基礎(chǔ)板—復(fù)合地基體系自振特性的影響。計(jì)算結(jié)果表明，增大加固深度、置換率和樁土模量比對(duì)系統(tǒng)頻率和振幅均有影響，并使頻率有一定的提高，動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意復(fù)合地基對(duì)基礎(chǔ)動(dòng)力特性改變的影響。 7.利用Matlab數(shù)學(xué)軟件強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算、數(shù)據(jù)分析處理、系統(tǒng)分析、圖形顯示及符號(hào)運(yùn)算的功能編制了復(fù)合地基沉降和復(fù)合地基-基礎(chǔ)靜動(dòng)力分析程序。另外，開發(fā)了M