桩基及锚固工程的分析计算方法研究
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摘要
承压桩、抗拔桩、锚杆都是埋于半无限体中的杆件，具有模型上的类似性。这种类似性使之在力学性能、分析方法上都具有共性。长期以来，这三者都在各自领域内独立发展，而将这三者进行比较研究的工作尚少有人涉及。本文在分析三者各自特点的基础上，指出广泛应用于桩基工程的荷载传递法可以方便的应用到锚杆、抗拔桩的变形分析中。通过荷载传递方法，对锚杆的变形特征、极限承载力特征、临界锚固长度进行了分析。算例证明了荷载传递法对锚杆的适用性。通过荷载传递法，还对扩底抗拔桩、以及考虑抗拔力作用点位置的抗拔桩的变形性能进行了分析。算例也证明了荷载传递法对抗拔桩的适用性。此外，还依据桩荷载位移曲线数学模型的启发，提出了锚杆位移荷载曲线的数学模型。本文还将锚杆理论应用到柔性桩的分析中，给出了柔性桩临界桩长计算的新方法。
由于工程中大量使用的都是群桩，而群桩的分析一直都是工程中的难点。虽然目前考虑上部作用—基础—群桩的分析理论已日趋成熟，但这些方法都涉及大量复杂的编程工作而在实际工程中应用较少。因此，提出实用的共同作用分析方法具有重要现实意义。针对工程中这一需要，本文以相互作用函数为基础，编制了地基的刚度矩阵；上部结构、基础采用刚度矩阵由通用有限元程序计算，从而提出了编程工作量极小的共同作用实用分析理论，并由此编制了实用分析程序PRAPP(Piled
Raft Anaylis Practical Programme)。大量分析表明，通过处理，此程序对天然筏板基础、不带垫层复合地基基础、刚性桩复合地基基础、高承台群桩筏板基础、低承台筏板基础都具有良好的适用性。本文还采用该程序对工程中较为关心的群桩中单桩刚度特征进行了分析；对大规模刚性桩复合地基中垫层影响进行了分析。
总的来说，本文以桩基工程为核心，从单桩理论出发，通过与抗拔桩、锚杆进行比较研究，对锚杆、抗拔桩的分析方法进行了发展；从已有群桩分析理论出发，提出了便于工程实用的共同作用实用分析技术以及程序。
As compression piles , tension piles and bolts share similar topological characteristics in their mechanical model, they may have similar mechanical behaviours and analysis methods. However, theories on them have developed independently and seldom has research been done to make comparison among them.In this paper, comparison study has been conducted and it is found that load-transfer method widely used for compression pile analysis is suitable to tension piles and bolts. It is also found that some theory for bolts is applicable to compression piles.As more and more highrise buildings are built in China, pile groups are usually used to support the superstructure. The analysis of such foundation is very complicated as it involves the interaction of pile group, foundation and superstructure. A lot of scholars have dedicated to methods for interaction analysis and many theoretical methods have been developed. However, such theoretical methods are seldom adopted in design work, as they often need heavy programming work. Thus, for design purpose more practical method is necessitated.In this paper, a practical interaction method, which is based on interaction function characterized with few programming work, is presented. Corresponding to aforesaid method, the practical program named PRAPP (Piled Raft Anaylis Practical Program) is developed.Based on PRAPP, the apparent single pile stiffness exhibited in pile group, which is crutial in simplified interaction analysis, is studied. The effect of cushion on rigid composite foundation is also studied.
由于工程中大量使用的都是群桩，而群桩的分析一直都是工程中的难点。虽然目前考虑上部作用—基础—群桩的分析理论已日趋成熟，但这些方法都涉及大量复杂的编程工作而在实际工程中应用较少。因此，提出实用的共同作用分析方法具有重要现实意义。针对工程中这一需要，本文以相互作用函数为基础，编制了地基的刚度矩阵；上部结构、基础采用刚度矩阵由通用有限元程序计算，从而提出了编程工作量极小的共同作用实用分析理论，并由此编制了实用分析程序PRAPP(Piled
Raft Anaylis Practical Programme)。大量分析表明，通过处理，此程序对天然筏板基础、不带垫层复合地基基础、刚性桩复合地基基础、高承台群桩筏板基础、低承台筏板基础都具有良好的适用性。本文还采用该程序对工程中较为关心的群桩中单桩刚度特征进行了分析；对大规模刚性桩复合地基中垫层影响进行了分析。
总的来说，本文以桩基工程为核心，从单桩理论出发，通过与抗拔桩、锚杆进行比较研究，对锚杆、抗拔桩的分析方法进行了发展；从已有群桩分析理论出发，提出了便于工程实用的共同作用实用分析技术以及程序。
As compression piles , tension piles and bolts share similar topological characteristics in their mechanical model, they may have similar mechanical behaviours and analysis methods. However, theories on them have developed independently and seldom has research been done to make comparison among them.In this paper, comparison study has been conducted and it is found that load-transfer method widely used for compression pile analysis is suitable to tension piles and bolts. It is also found that some theory for bolts is applicable to compression piles.As more and more highrise buildings are built in China, pile groups are usually used to support the superstructure. The analysis of such foundation is very complicated as it involves the interaction of pile group, foundation and superstructure. A lot of scholars have dedicated to methods for interaction analysis and many theoretical methods have been developed. However, such theoretical methods are seldom adopted in design work, as they often need heavy programming work. Thus, for design purpose more practical method is necessitated.In this paper, a practical interaction method, which is based on interaction function characterized with few programming work, is presented. Corresponding to aforesaid method, the practical program named PRAPP (Piled Raft Anaylis Practical Program) is developed.Based on PRAPP, the apparent single pile stiffness exhibited in pile group, which is crutial in simplified interaction analysis, is studied. The effect of cushion on rigid composite foundation is also studied.
引文
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