樁基礎(chǔ)長期沉降與變形的粘彈性分析理論及應(yīng)用.pdf

1、樁基礎(chǔ)因其承載力高、穩(wěn)定性好、基礎(chǔ)沉降及差異變形小、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，以及它具有對(duì)各種地質(zhì)條件的良好適應(yīng)性，因此被廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁工程、近海采油平臺(tái)、海岸碼頭及核電站等基礎(chǔ)工程中。由于建筑物越來越高大、地質(zhì)條件也日趨復(fù)雜，建筑物與周圍環(huán)境的關(guān)系日趨密切，樁基礎(chǔ)在豎向荷載作用下的沉降計(jì)算以及在橫向荷載下的內(nèi)力與變形問題日益重要。 建筑物的持續(xù)沉降，特別是軟土地區(qū)的建筑物基礎(chǔ)沉降通常與地基土的流變性密切相關(guān)。本文考慮地基土的

2、粘彈性特征，系統(tǒng)研究了空間半無限體內(nèi)部作用集中力的粘彈性解，并以此為理論基礎(chǔ)建立了較合理的樁基礎(chǔ)的長期沉降分析和橫向受荷樁的粘彈性分析理論。本文的主要研窮內(nèi)容如下： l在闡述基本的粘彈性模型及其微分型與積分型本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上：(1)通過Laplace變換及其逆變換方法，證明了一些串聯(lián)流變模型和并聯(lián)流變模型的本構(gòu)方程之間存在著相互等效關(guān)系；(2)運(yùn)用粘彈性模型，研究了粘彈性地基上彈性板的彎曲問題；(3)推導(dǎo)了四種粘彈性地基上彈性板

3、的非線性振動(dòng)方程，研究了Kelvin模型地基板非線性自由振動(dòng)的求解。 2根據(jù)Mindlin彈性解，基于粘彈性力學(xué)中的彈性一粘彈性對(duì)應(yīng)原理，綜合運(yùn)用Laplace變換及其逆變換技術(shù)，系統(tǒng)推導(dǎo)了空間半無限彈性體內(nèi)部作用有豎向及水平向集中力時(shí)的應(yīng)力與位移粘彈性解。 3基于空間半無限體在內(nèi)部豎向集中力作用下的粘彈性豎向位移解，給出了在空間半無限體內(nèi)部矩形面積上作用有豎向均布荷載、三角形分布荷載時(shí)的粘彈性應(yīng)力和位移的理論解。同時(shí)推

4、導(dǎo)了空間半無限體內(nèi)部圓形面積上作用有豎向均布荷載時(shí)的粘彈性解。 4運(yùn)用等積變換近似積分法，完成了對(duì)空間半無限體內(nèi)部任意面積上作用有豎向及水平向均布荷載時(shí)的粘彈性應(yīng)力和位移的計(jì)算。 5基于等代墩基法的基本思想，考慮樁基礎(chǔ)周圍土體的粘彈性特征，系統(tǒng)研究了粘彈性均質(zhì)地基、非均質(zhì)地基中樁基礎(chǔ)長期沉降計(jì)算的粘彈性理論。 6運(yùn)用粘彈性力學(xué)的基本原理，根據(jù)半空間內(nèi)部水平力作用下的粘彈性位移解，基于位移疊加的基本思想，首先提出了

5、考慮豎向荷載分擔(dān)比的樁基礎(chǔ)粘彈性沉降分析原理；進(jìn)而建立了基于位移解的考慮荷載分擔(dān)比的群樁基礎(chǔ)長期沉降的計(jì)算方法。 7考慮樁基礎(chǔ)周圍土體的粘彈性，基于集中力彈簧模型和樁土位移協(xié)調(diào)方程，研究了橫向荷載作用下樁基礎(chǔ)與周圍土體共同作用問題，建立了柔性樁及剛性樁的橫向變形與內(nèi)力分析的基本理論。 由于上述理論解公式復(fù)雜，針對(duì)以上研究內(nèi)容，編制了相應(yīng)的計(jì)算程序，可方便應(yīng)用于實(shí)際工程。大量的工程算例分析表明：不論是對(duì)承受豎向荷載樁基礎(chǔ)，