變剛度復(fù)合地基處理的有限元分析

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1、3變剛度復(fù)合地基處理的有限元分析陳龍珠　梁發(fā)云丁　屹(上海交通大學(xué)建筑工程與力學(xué)學(xué)院　上海　200030)(深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院　深圳　518003)　　摘　要:在評(píng)述現(xiàn)有相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)基底反力的分布特征,用彈塑性有限元方法分析變剛度復(fù)合地基處理方案對(duì)基礎(chǔ)最大沉降、差異沉降、筏板彎矩等主要工程特性的影響。從經(jīng)濟(jì)性和盡量減小基礎(chǔ)差異沉降的角度出發(fā),提出地基變剛度調(diào)平處理的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則,對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。　　關(guān)鍵詞:復(fù)合地基　變剛度　優(yōu)化設(shè)計(jì)　差異沉降　有限元ANALYSISOFCOMPOUNDFOUNDATIONOFVARIABLERIGIDIT

2、YWITHFEMChenLongzhuLiangFayun(SchoolofCivilEngineeringandMechanics,ShanghaiJiaotongUniversityShanghai200030)DingYi(ShenzhenArchitecturalDesignandResearchInstituteShenzhen518003)Abstract:Thedevelopmentofcompoundfoundationwithvariablerigidityisreviewed.Accordingtothefeatureofbasereaction,

3、threetypesofsoiltreatmentschemesunderraftsareresearchedwithfiniteelementmethod.Influenceofsoiltreatmentonmaximumsettlementanddifferentialsettlementoffoundationaswellasbendingmomentofraftisanalyzed.Fromaneconomicalpointofview,anoptimalschemeofgroundimprovementwithvariablerigidityforminim

4、izingthedifferentialsettlementoffoundationisputforward,whichmaybeaguidetodesignofactualprojects.Keywords:compoundfoundationvariablerigidityoptimizationdesigndifferentialsettlementfiniteelementmethod1　概　述在軟土地區(qū)采用天然地基不能滿足建筑物沉降要求時(shí),地基處理或樁基礎(chǔ)等常被用來(lái)控制建筑物總沉降或差異沉降。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中由于計(jì)算手段的限制,通常假定上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)為絕對(duì)剛

5、性,基底1-地基反力;2-平均反力;3-剛性筏板;4-柔性筏板反力均勻分布。然而,實(shí)際的基底反力分布是隨荷載圖1　彈性地基上的地基反力和沉降分布示意條件、筏板形狀、筏-土相對(duì)剛度等不同而變化的。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的優(yōu)化目標(biāo),引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的研因此,尋求符合基礎(chǔ)實(shí)際受力狀況且經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)究興趣[2]。[1]優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是具有實(shí)踐和理論意義的課題。[2～5]大量的實(shí)測(cè)資料和數(shù)值分析表明,剛性基2　計(jì)算模型和分析方案礎(chǔ)下的土壓力呈四周大、中間小的分布特點(diǎn),彈性地本文主要針對(duì)地基處理中的柔性樁或散體材料基上絕對(duì)剛性和絕對(duì)柔性筏板的變形與地基反力分樁復(fù)合地基進(jìn)行分析。為簡(jiǎn)化分析,

6、本文通過(guò)改變布如圖1所示。而實(shí)際結(jié)構(gòu)中的筏板厚度一般較地基模量來(lái)反映柔性樁或散體材料樁對(duì)地基的加固大,加之上部結(jié)構(gòu)的剛度貢獻(xiàn),使得實(shí)際的基底反力作用,以地基復(fù)合模量的高低來(lái)表示不同的地基處[3]分布通常是介于絕對(duì)剛性與絕對(duì)柔性基礎(chǔ)之間,而理方案。按平面應(yīng)變問(wèn)題分析,計(jì)算模型如圖2沉降則呈現(xiàn)為“盆底形”分布特征。對(duì)傳統(tǒng)的均勻地基處理方案,為控制差異沉降3上海市教育發(fā)展基金會(huì)“曙光計(jì)劃(2001)”項(xiàng)目和浙江省建設(shè)廳資和筏板內(nèi)力差所產(chǎn)生的彎矩,不得不加大筏板厚度,助項(xiàng)目。繼而造成新的材料浪費(fèi)。因此,根據(jù)地基受力特性,第一作者:陳龍珠　男　1962年8月出生　教授　博士生導(dǎo)

7、師收稿日期:2003-02-15充分發(fā)揮地基基礎(chǔ)承載作用,減小差異沉降已成為IndustrialConstructionVol133,No111,2003工業(yè)建筑　2003年第33卷第11期　　1?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.所示。地基處理方案如表1所列,分為均勻加固、外案,將地基剛度變化以加固區(qū)的等效形心距表示。強(qiáng)內(nèi)弱加固和內(nèi)強(qiáng)外弱加固3種形式,其中方案A表2　模型的計(jì)算參數(shù)為均勻加固,方案B1～B6為外強(qiáng)內(nèi)弱加固,方案C1粘聚力內(nèi)摩擦角材料EPkPa泊