復合地基優(yōu)化的理論與措施研究.pdf

1、當前復合地基實踐中出現(xiàn)了許多以優(yōu)化為目的的新的生長點。對這些新的生長點進行總結、提高和理論化研究，促進復合地基新型設計理念的變革和設計理論的形成是一項具有重大現(xiàn)實與理論意義的工作。本論文以推動這些生長點的成熟與應用為主要目標，對復合地基優(yōu)化的理論與技術措施進行了較為系統(tǒng)的研究。 1、論文提出了復合地基優(yōu)化的總體目標和應該遵循的基本原則，較為全面地分析歸納了復合地基優(yōu)化的技術措施，使得目前零散、孤立的復合地基優(yōu)化方法系統(tǒng)化、理論化

2、，從而建立了復合地基優(yōu)化理論的基本框架體系。該框架體系以復合地基整個系統(tǒng)(包括基礎、樁體、土體、褥墊和承臺)的共同工作理論和在各階段的變化規(guī)律，以及地基處理的各種有效技術為基礎，以實際工程對象對地基承載力和地基沉降量的要求彼此協(xié)調(diào)為目標，面向“全系統(tǒng)”、“主過程”和“多方法”整體配合互補尋優(yōu)，抓住了復合地基優(yōu)化的實質(zhì)因素。 2、論文采取結合適當原型觀測的數(shù)值試驗方法對復合地基優(yōu)化問題進行研究，建立了基于Adina軟件平臺，以Bi

3、ot固結理論為基礎的復合地基彈塑性大位移分析模型，并用原型觀測結果對建立的數(shù)值模型的正確性進行驗證。模型中用劍橋模型反映地基土的本構，用接觸力學模型反映樁土之間的接觸，用“單元生死”技術準確模擬了復合地基的施工過程，用“重啟動”功能和開挖“Elment death：Decay”功能模擬樁體開挖成孔和填石過程，用“：Rebar”單元模擬加筋網(wǎng)，從而可以靈活地模擬樁式、層式和樁層組合式復合地基在各種施工過程下的承載特性，在計算技術上具有先進

4、性。 3、論文分別以復合地基型式組合優(yōu)化、施工過程優(yōu)化以及工后加固優(yōu)化等技術措施的典型條件為例，利用本文建立的數(shù)值分析模型，分析了各典型條件下復合地基的工作機理和特性。(1)對型式組合優(yōu)化的條件，揭示了層樁組合式復合地基與層式、樁式復合地基的承載特性差別；完善了層樁組合式復合地基“工后沉降”的定義，以及其在數(shù)值分析中的確定方法；分析了樁體和網(wǎng)體剛度、樁體的滲透性、地基的滲透性以及運行荷載對復合地基“工后沉降”的影響，為復合地基型

5、式組合優(yōu)化方法的應用提供了理論支持；(2)對無砂混凝土小樁復合地基技術不同施工過程優(yōu)化條件的研究得出：不同的施工過程所形成的復合地基具有不同的承載能力，良好的施工過程可以充分發(fā)揮上部建筑物荷載對地基的壓密和加速固結作用，提高地基土本身的承載力，從而提高復合地基的承載力，并可以使沉降量絕大部分發(fā)生在施工期間，大大減少建筑物的工后沉降；(3)對工后加固的優(yōu)化條件，根據(jù)復合地基中樁間土本身的承載能力決定于淺層部位樁間土的力學特性，而樁體的承載

6、能力關鍵在于其深部的特點，提出復合地基淺層加固技術和利用淺層加固和深層后灌漿技術進行復合地基工后優(yōu)化的方法。以淺層換填的工后加固技術為例，采用數(shù)值試驗的方法，證實了工后淺層加固技術可以較大地提高復合地基承載力的事實，并分析了不同加固深度對復合地基變形、承載力和樁體、樁間土塑性區(qū)的開展等各個方面的影響。 4、論文還探討提出了復合地基數(shù)值計算中樁土應力比和極限承載力、承載力特征值的確定方法。前者鑒于樁頂應力狀態(tài)復雜、群樁中樁之間相互

7、影響使得與樁土應力比定義不符以及常規(guī)Goodman等界面單元計算的法向應力不準等因素，而使數(shù)值計算中不易準確確定樁土應力比的實際，提出將樁土接觸面按接觸力學問題處理，以樁體頂部中段平均法向接觸應力為樁所受應力值，以等應變假定為基礎，按照樁與土的力平衡條件計算樁間土應力，以兩者之比得到樁土應力比的方法；后者鑒于數(shù)值計算中復合地基的極限承載力和承載力特征值不易確定的實際，提出用數(shù)值計算方法模擬載荷試驗，按照非線性迭代不收斂時載荷板上作用的外

8、荷載為復合地基極限承載力，而用計算出的p～s曲線，按照規(guī)范規(guī)定的方法確定復合地基承載力特征值的方法。這些方法的提出是復合地基數(shù)值計算技術的一個進步。 5、論文鑒于淺層加固時主體樁已經(jīng)施工完畢，可以進行載荷試驗的有利條件，提出了以加固前復合地基的載荷試驗結果為依據(jù)，從加固前后地基綜合變形模量的變化出發(fā)，估算加固后復合地基承載力的非線性彈性方法，并編制了相應的計算程序。該方法避免了室內(nèi)試驗結果不符合實際的缺陷且計算簡單，使用方便，便