考虑桩土效应的群桩基础沉降计算方法研究

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近年来,高层建筑数量逐渐增多,桩基在高层建筑基础中被大量应用。由于桩-土作用的复杂力学行为的研究尚不充分,目前的桩基沉降计算方法还未完善。目前,工程上较常使用的简化是基于Mindlin解的Geddes法来计算群桩基础沉降,但是计算值与实际差距较大。本文借助有限元分析软件,建立模型分析了单桩、多桩、群桩基础的不同桩数下应用基于Mindlin解的Geddes法计算沉降产生偏差的原因,分析对沉降计算结果产生影响的因素。通过分析,Geddes法假设的土体为完全弹性、α和β不同的取值、桩端持力层的不同、是否考虑承台等因素都会对结果产生一定影响,但是其中Geddes法将桩土相互作用力假设为竖向力是产生偏差的最主要因素。对于群桩基础,Geddes法的偏差率为200%以上,而使用剪应力代替竖向力之后的Geddes法,偏差率在20%以下,二者相差十倍以上。本文在分析基于Mindlin解的Geddes法的基础上,将Geddes法进行改进,使用剪切应力代替轴线竖向力,针对有限元法计算群桩基础沉降提出了一种简化的有限元法。建立大面积群桩模型来验证分析简化有限元法的可行性,并就影响简化的准确度的影响因素进行讨论。简化的有限元法用桩土接触面的剪应力代替桩,分析的过程中不再建立桩的单元。该简化的有限元法具有减少操作步骤,节约计算时间,降低修改成本等优点。通过分析与改进,简化的有限元法与考虑桩土接触的有限元法结果上较吻合,为工程上使用有限元法计算桩基沉降提供了一条新的思路。
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