机场水泥搅拌桩复合地基沉降分析
|
摘要
复合地基工后沉降已受到工程界越来越多的关注。本文通过理论分析、数值计算和工程实例对比,对采用水泥搅拌桩复合地基的机场的沉降和工后沉降进行了较为详细的分析和研究。
首先回顾了复合地基的发展历史,介绍了水泥搅拌桩复合地基的研究和应用现状,并总结了目前常用的几种复合地基的沉降计算方法。在此基础上,着重介绍了ABAQUS有限元软件在复合地基固结分析和沉降计算中的应用。通过对一维固结问题的ABAQUS解和解析解的分析比较,验证了ABAQUS有限元软件的正确性。进而运用ABAQUS有限元软件对机场水泥搅拌桩复合地基的固结过程进行了较完整的数值计算,分析了该类复合地基沉降的发展规律,并通过与规范法计算值、Asaoka法计算值和现场实测数据的比较,讨论了采用ABAQUS有限元软件计算机场水泥搅拌桩复合地基沉降和工后沉降的可行性。
本文工作表明,对采用水泥搅拌桩复合地基的机场的工后沉降进行计算和控制是十分重要的。ABAQUS有限元软件为该类复合地基工后沉降的计算,提供了一条有效的途径。
The settlement of composite ground after construction has been received more and more atentions.In this thesis,a detailed study is made on the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport through theoretical and numerical as well as case analysis and comparisons.
Firstly,the development history of composite ground is reviewed,and the status of study and application of composite foundation with cement-mixed columns introduced.Then available methods for the computation of settlement of composite ground are listed.On this basis,the applications of FEM computer software ABAQUS in consolidation and settlement analyses are illustrated by comparing the FEM resuls with the analytical ones for one dimensional consolidation problems.Further more, the computer software ABAQUS is used to analyze the consolidation process of composite ground with cement-mixed columns under an airport,and the principle of the developments of the settlement in these composite ground is revealed.Finally,the FEM results are compared with the ones obtained from traditional method,Asaoka's method and field observation,and the feasibility of using ABAQUS to calculate the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport is discussed.
It has been shown that it is very important to estimate and control the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport,and FEM computer software ABAQUS has provide an efective way for the computation of the settlement of such composite ground.
首先回顾了复合地基的发展历史,介绍了水泥搅拌桩复合地基的研究和应用现状,并总结了目前常用的几种复合地基的沉降计算方法。在此基础上,着重介绍了ABAQUS有限元软件在复合地基固结分析和沉降计算中的应用。通过对一维固结问题的ABAQUS解和解析解的分析比较,验证了ABAQUS有限元软件的正确性。进而运用ABAQUS有限元软件对机场水泥搅拌桩复合地基的固结过程进行了较完整的数值计算,分析了该类复合地基沉降的发展规律,并通过与规范法计算值、Asaoka法计算值和现场实测数据的比较,讨论了采用ABAQUS有限元软件计算机场水泥搅拌桩复合地基沉降和工后沉降的可行性。
本文工作表明,对采用水泥搅拌桩复合地基的机场的工后沉降进行计算和控制是十分重要的。ABAQUS有限元软件为该类复合地基工后沉降的计算,提供了一条有效的途径。
The settlement of composite ground after construction has been received more and more atentions.In this thesis,a detailed study is made on the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport through theoretical and numerical as well as case analysis and comparisons.
Firstly,the development history of composite ground is reviewed,and the status of study and application of composite foundation with cement-mixed columns introduced.Then available methods for the computation of settlement of composite ground are listed.On this basis,the applications of FEM computer software ABAQUS in consolidation and settlement analyses are illustrated by comparing the FEM resuls with the analytical ones for one dimensional consolidation problems.Further more, the computer software ABAQUS is used to analyze the consolidation process of composite ground with cement-mixed columns under an airport,and the principle of the developments of the settlement in these composite ground is revealed.Finally,the FEM results are compared with the ones obtained from traditional method,Asaoka's method and field observation,and the feasibility of using ABAQUS to calculate the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport is discussed.
It has been shown that it is very important to estimate and control the settlement of composite ground with cement-mixed columns after construction of airport,and FEM computer software ABAQUS has provide an efective way for the computation of the settlement of such composite ground.
引文
[1]龚晓南,高等土力学,浙江大学出版社,1996.
[2]龚晓南,地基处理新技术,陕西科学技术出版社,1997.6
[3]龚晓南,复合地基理论及工程应用,中国建筑工业出版社,2002.11
[4]林琼.水泥搅拌桩复合地基试验研究.浙江大学硕士学位论文,1989
[5]刘一林.水泥搅拌桩复合地基变形特性研究.浙江大学硕士学位论文,1990
[6]刘一林,谢康和,潘秋元,林琼.水泥搅拌桩复合地基变形特性初探.复合地基1990：265-269
[7]陆贻杰,周国钧.搅拌桩复合地基模型试验及三维有限元分析.岩土工程学报,1989,11(5)：86-91
[8]林琼,潘秋元,卞守中.水泥搅拌桩复合地基工程特性初探.第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集,同济大学出版社,1991：673-678
[9]叶观宝,叶书麟,章关福,黄志群.深层搅拌桩桩身荷载传递量测与分析.第三届全国地基处理学术讨论会论文集,浙江大学出版社,1992：136-139
[10]段继伟,龚晓南,曾国熙.水泥搅拌桩的荷载传递规律.岩土工程学报,1994,16(4)：1-7
[11]林彤,粉体喷射搅拌法加固软基静载荷试验研究.地球科学—中国地质大学学报,1 997,Vol.22,No.1：86-89
[12]张建新,史三元.粉喷桩复合地基应力及荷载传递分析.工业建筑,1998,Vol.28,No.6：38-40
[13]陈趁,彭建忠,顾欢达,沈剑林,陈越.水泥粉喷桩复合地基受力性状试验研究.中国公路学报,2002,15(4)：17-21
[14]晏启祥,周全能,刘浩吾,王忠.等粉喷桩加固软土路基筑堤试验原位观测岩石力学与工程学报,2002,21(9)：1415-1419
[15]吴慧明,龚晓南.刚性基础与柔性基础下复合地基模型试验对比研究.土木工程学报,2001(5)：81-83
[16]Kai Qiu Lin and Ing Hieng Wong. Use of Deep Cement Mixing to Reduce Setlements at Bridge Apporaches[J].Geotech.Engrg.,ASCE,125(4):309-320.
[17]马时冬.水泥搅拌桩复合地基桩土应力比侧试研究.土木工程学报,2002(2)：48-51
[18]俞亚南,张仪萍,张土乔.桥头软基粉喷桩处理现场试验研究.土木工程学报,2002, 35(4)：65-69
[19]刘一林,谢康和,潘秋元.水泥搅拌桩复合地基变形特性的有限元分析.第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集,同济大学出版社,1991：665-668
[20]段继伟,龚晓南,曾国熙.单桩带台复合地基的有限元分析.地基处理,1994,5(2)：5-12
[21]张捷,韩杰,叶书麟.水泥土复合地基的固结特性分析.第七届土力学及基础工程学术会议论文集,中国建筑工业出版社,1994：542-545
[22]M.Alamgir,N.Miura,H.B.Proorooshasb and M.R.Madhav.Deformation analysis of soft ground reinforced by columnar inclusion,Computers and Geotechnics,1996,18(4):267-289.
[23]郑刚,姜忻良,顾晓鲁.水泥搅拌桩荷载传递机理研究.土木工程学报,2002,Vol.35,No.5：82-86
[24]李静文.联合应用Boussinesq和Mindlin求解桩土复合地基中的应力及其沉降.地基处理,1993,4(4)：15-21
[25]李增选,张莹,刘利民.柔性桩复合地基的计算.复合地基理论与实践学术讨论会论文集,浙江大学出版社,1996：76-81
[26]潘林有.刚性承台水泥搅拌桩复合地基沉降估算理论研究.岩石力学与工程学报,2002,21(8)：1272-1274
[27]王年云.复合地基上褥垫层设计的理论分析.建筑结构,1999(12)：24-260
[28]池跃君,沈伟,宋二样.垫层破坏模式的探讨及其与桩土应力比的关系.工业建筑,2001(11)：9-11
[29]毛前,龚晓南.桩体复合地基柔性垫层的效用研究.岩土力学,1998(2)：67-73
[30]徐洋,谢康和,梁仕华.复合地基平面应力扩散效应.土木工程学报,2002,Vol.35,No.2：57-60
[31]张定.碎石桩复合地基的沉降计算.岩土工程学报,1986,8(5)：73—77
[32]娄国充.桩式复合地基承载特性的研究.岩土力学,1998,Vol.19,No.1：70-74
[33]Lambe.T.W. Prediction In Soil.Engineering. Geotechnique,1973(23):149-202.
[34]宰金琅,梅国雄.泊松曲线的特征及其在沉降预测中的应用.重庆大学学报,2001(6)：30-35.
[35]许永明,徐泽中.一种预测路基工后沉降量的方法.河海大学学报,2000(6)：111-113
[36]邵光辉.复合双曲线法预测公路沉降探讨.林业建设,2001(3)：30-33
[37]Asaoka A.Observational procedure of settlement prediction. Soil & Foundation,1978(4):
87-101.
[38]吕培印.时间列序分析法预报建筑物地基沉降量.辽宁工学院学报,1996(4)：27-30.
[39]张仪萍,张士乔.沉降的灰色预测工业建筑,1999(4)：45-48,57.
[40]徐竹青.土石坝沉降的预测灰色模型.水利水运科学研究,1998(2)：119-128
[41]左其亭.建筑物沉降量预测和最终沉降量早期确定的灰色Verhulst模型.岩土工程技术,1998(1)：59-62.
[42]石世云.多变量灰色模型MGM(l,n)在变形预测中的应用.测绘通报,1998(10)：9-18
[43]刘勇健.用人工神经网络预测高速公路软土地基的最终沉降.公路交通科技,2000(6)：15-18.
[44]李素艳.高填路堤沉降的神经网络动态预测.桂林工学院学报,2002(3)：252-255
[45]张慧梅.人工神经网络在软土地基路基沉降预测中的应用.长安大学学报,2002(4)：20-22
[46]王志亮.带偏差单元的神经网络对软基公路总沉降的预测.西部探矿工程,2003(12)：1-2
[47]李凡.用小波神经网络预测高速公路软土地基最终沉降量.合肥工业大学学报,2001(6)：124-127
[48]王金昌,陈页开,ABAQUS在土木工程中的应用,浙江大学出版社,2006.11
[49]廖公云,黄晓明,ABAQUS有限元软件在道路工程中的应用,东南大学出版社,2008.12
[50]付宏渊,高速公路路基沉降预测及施工控制,人民交通出版社,2007.7
[51]钱国超等,高速公路海相软土地基水泥土搅拌桩加固技术,人民交通出版社,2008.5
[52]蒋宇泓,房屋建筑下水泥搅拌桩复合地基沉降分析,浙江大学硕士学位论文,2004
[53]施尚伟,深厚软土地区长短桩复合地基工程性状研究,浙江大学硕士学位论文,2006
[54]李海芳,路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究,浙江大学博士学位论文,2004
[2]龚晓南,地基处理新技术,陕西科学技术出版社,1997.6
[3]龚晓南,复合地基理论及工程应用,中国建筑工业出版社,2002.11
[4]林琼.水泥搅拌桩复合地基试验研究.浙江大学硕士学位论文,1989
[5]刘一林.水泥搅拌桩复合地基变形特性研究.浙江大学硕士学位论文,1990
[6]刘一林,谢康和,潘秋元,林琼.水泥搅拌桩复合地基变形特性初探.复合地基1990：265-269
[7]陆贻杰,周国钧.搅拌桩复合地基模型试验及三维有限元分析.岩土工程学报,1989,11(5)：86-91
[8]林琼,潘秋元,卞守中.水泥搅拌桩复合地基工程特性初探.第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集,同济大学出版社,1991：673-678
[9]叶观宝,叶书麟,章关福,黄志群.深层搅拌桩桩身荷载传递量测与分析.第三届全国地基处理学术讨论会论文集,浙江大学出版社,1992：136-139
[10]段继伟,龚晓南,曾国熙.水泥搅拌桩的荷载传递规律.岩土工程学报,1994,16(4)：1-7
[11]林彤,粉体喷射搅拌法加固软基静载荷试验研究.地球科学—中国地质大学学报,1 997,Vol.22,No.1：86-89
[12]张建新,史三元.粉喷桩复合地基应力及荷载传递分析.工业建筑,1998,Vol.28,No.6：38-40
[13]陈趁,彭建忠,顾欢达,沈剑林,陈越.水泥粉喷桩复合地基受力性状试验研究.中国公路学报,2002,15(4)：17-21
[14]晏启祥,周全能,刘浩吾,王忠.等粉喷桩加固软土路基筑堤试验原位观测岩石力学与工程学报,2002,21(9)：1415-1419
[15]吴慧明,龚晓南.刚性基础与柔性基础下复合地基模型试验对比研究.土木工程学报,2001(5)：81-83
[16]Kai Qiu Lin and Ing Hieng Wong. Use of Deep Cement Mixing to Reduce Setlements at Bridge Apporaches[J].Geotech.Engrg.,ASCE,125(4):309-320.
[17]马时冬.水泥搅拌桩复合地基桩土应力比侧试研究.土木工程学报,2002(2)：48-51
[18]俞亚南,张仪萍,张土乔.桥头软基粉喷桩处理现场试验研究.土木工程学报,2002, 35(4)：65-69
[19]刘一林,谢康和,潘秋元.水泥搅拌桩复合地基变形特性的有限元分析.第六届全国土力学及基础工程学术会议论文集,同济大学出版社,1991：665-668
[20]段继伟,龚晓南,曾国熙.单桩带台复合地基的有限元分析.地基处理,1994,5(2)：5-12
[21]张捷,韩杰,叶书麟.水泥土复合地基的固结特性分析.第七届土力学及基础工程学术会议论文集,中国建筑工业出版社,1994：542-545
[22]M.Alamgir,N.Miura,H.B.Proorooshasb and M.R.Madhav.Deformation analysis of soft ground reinforced by columnar inclusion,Computers and Geotechnics,1996,18(4):267-289.
[23]郑刚,姜忻良,顾晓鲁.水泥搅拌桩荷载传递机理研究.土木工程学报,2002,Vol.35,No.5：82-86
[24]李静文.联合应用Boussinesq和Mindlin求解桩土复合地基中的应力及其沉降.地基处理,1993,4(4)：15-21
[25]李增选,张莹,刘利民.柔性桩复合地基的计算.复合地基理论与实践学术讨论会论文集,浙江大学出版社,1996：76-81
[26]潘林有.刚性承台水泥搅拌桩复合地基沉降估算理论研究.岩石力学与工程学报,2002,21(8)：1272-1274
[27]王年云.复合地基上褥垫层设计的理论分析.建筑结构,1999(12)：24-260
[28]池跃君,沈伟,宋二样.垫层破坏模式的探讨及其与桩土应力比的关系.工业建筑,2001(11)：9-11
[29]毛前,龚晓南.桩体复合地基柔性垫层的效用研究.岩土力学,1998(2)：67-73
[30]徐洋,谢康和,梁仕华.复合地基平面应力扩散效应.土木工程学报,2002,Vol.35,No.2：57-60
[31]张定.碎石桩复合地基的沉降计算.岩土工程学报,1986,8(5)：73—77
[32]娄国充.桩式复合地基承载特性的研究.岩土力学,1998,Vol.19,No.1：70-74
[33]Lambe.T.W. Prediction In Soil.Engineering. Geotechnique,1973(23):149-202.
[34]宰金琅,梅国雄.泊松曲线的特征及其在沉降预测中的应用.重庆大学学报,2001(6)：30-35.
[35]许永明,徐泽中.一种预测路基工后沉降量的方法.河海大学学报,2000(6)：111-113
[36]邵光辉.复合双曲线法预测公路沉降探讨.林业建设,2001(3)：30-33
[37]Asaoka A.Observational procedure of settlement prediction. Soil & Foundation,1978(4):
87-101.
[38]吕培印.时间列序分析法预报建筑物地基沉降量.辽宁工学院学报,1996(4)：27-30.
[39]张仪萍,张士乔.沉降的灰色预测工业建筑,1999(4)：45-48,57.
[40]徐竹青.土石坝沉降的预测灰色模型.水利水运科学研究,1998(2)：119-128
[41]左其亭.建筑物沉降量预测和最终沉降量早期确定的灰色Verhulst模型.岩土工程技术,1998(1)：59-62.
[42]石世云.多变量灰色模型MGM(l,n)在变形预测中的应用.测绘通报,1998(10)：9-18
[43]刘勇健.用人工神经网络预测高速公路软土地基的最终沉降.公路交通科技,2000(6)：15-18.
[44]李素艳.高填路堤沉降的神经网络动态预测.桂林工学院学报,2002(3)：252-255
[45]张慧梅.人工神经网络在软土地基路基沉降预测中的应用.长安大学学报,2002(4)：20-22
[46]王志亮.带偏差单元的神经网络对软基公路总沉降的预测.西部探矿工程,2003(12)：1-2
[47]李凡.用小波神经网络预测高速公路软土地基最终沉降量.合肥工业大学学报,2001(6)：124-127
[48]王金昌,陈页开,ABAQUS在土木工程中的应用,浙江大学出版社,2006.11
[49]廖公云,黄晓明,ABAQUS有限元软件在道路工程中的应用,东南大学出版社,2008.12
[50]付宏渊,高速公路路基沉降预测及施工控制,人民交通出版社,2007.7
[51]钱国超等,高速公路海相软土地基水泥土搅拌桩加固技术,人民交通出版社,2008.5
[52]蒋宇泓,房屋建筑下水泥搅拌桩复合地基沉降分析,浙江大学硕士学位论文,2004
[53]施尚伟,深厚软土地区长短桩复合地基工程性状研究,浙江大学硕士学位论文,2006
[54]李海芳,路堤荷载下复合地基沉降计算方法研究,浙江大学博士学位论文,2004