框剪结构-桩筏基础-岩质边坡地基共同作用分析

论文摘要

我国山地分布辽阔,除少数几个省市外,全国大部分省、自治区、直辖市都以山区为主。在山区进行现代化城市建设时,经常需要在边坡上修建建筑物,因此,上部结构-基础-岩质边坡地基这三者的共同作用研究这一课题在岩土工程实践中的现实意义逐渐显现出来。传统设计方法是将上部结构、基础、地基三者拆分,对上部结构柱底施加固定约束,单独进行受力分析,然后将计算结果反向作用于基础,这样的设计方法与实际情况差别较大。本文在参考相关文献资料并总结归纳国内外相关理论后,采用ABAQUS有限元分析软件,分析了框剪结构、岩质边坡地基、桩筏基础这三者的共同作用,通过有限元分析,得到了的结论主要有:（1）通过变换建筑边距,得到了建筑边距对共同作用的影响:建筑边距较大时,桩筏基础最大沉降、沉降差及上部结构水平位移都较小,对于保持边坡稳定性有利。此外,对于上部结构底层框架内力而言,建筑边距越大,中柱轴力越小,两侧边柱轴力越大,上部结构底层框架边轴线梁柱顶弯矩最大值越小,中间轴线越大。对柱下部位基础弯矩而言,建筑边距越大,筏板的正弯矩值越大;针对柱间的筏板弯矩,建筑边距越大,筏板的负弯矩绝对值越大;对于桩顶反力,靠近坡面处的桩顶反力随着建筑边距的增大而减小,远离坡面处则相反,桩顶反力分布逐渐趋于均匀,此外,桩的荷载分担系数随着建筑边距的增大而减小。地震荷载作用下,建筑边距越小,上部结构受水平地震荷载影响越大。（2）通过变换上部结构层数,得到了上部结构层数对共同作用的影响:建筑层数较少时,上部结构的位移也较小,安全度较高,桩筏基础整体沉降也趋于平缓;底层柱轴力随着建筑层数的增大而增大,且中柱与边柱、边柱与角柱的轴力差也随着建筑层数的增大而增大;柱下部位基础弯矩及柱间部位基础负弯矩的绝对值随着上部结构层数的增大而增大;对于桩顶反力而言,各桩的桩顶反力均随建筑层数的增大而增大,此外,桩的荷载分担系数随着建筑层数的增大而减小。地震荷载作用下,建筑边距越小,上部结构受水平地震荷载影响越大。（3）通过变换地基土变形模量,分析了变形模量对上部结构-基础-岩质边坡地基三者共同作用的影响,计算结果表明:地基土变形模量越大,上部结构水平位移越小,基础的沉降量、差异沉降越小;此外,地基土变形模量越低,上部结构底层框架梁柱顶弯矩最大值越小;柱下部位基础弯矩及柱间部位基础负弯矩的绝对值随着地基土变形模量的增大而减小;随着地基土变形模量的增加,靠近剪力墙的桩顶反力和桩的荷载分担系数逐渐增大,中桩的桩顶反力则相反。地震荷载作用下,变形模量越小,上部结构受水平地震荷载影响越大。（4）通过变换边坡坡度,分析了边坡坡度对共同作用的影响,计算结果表明:上部结构水平位移、基础最大沉降及沉降差均随边坡坡度的增大而增大;中柱的轴力均随着边坡坡度的增加而增大,边柱则刚好相反;随着边坡坡度的增加,上部结构底层框架边轴线梁柱顶弯矩最大值逐渐增大,中间轴线梁柱顶弯矩最大值逐渐减小;边坡坡度越大,柱底位置的筏板正弯矩值越大,柱间的筏板负弯矩绝对值越小,各桩桩顶反力和桩的荷载分担系数越大。地震荷载作用下,边坡坡度越大,上部结构受水平地震荷载影响越大。（5）通过变换筏板厚度,研究了筏板厚度对共同作用的影响,分析结果表明:筏板厚度较大时,上部结构水平位移和沉降差较小,基础的平均沉降量和最大沉降量较大;上部结构底层框架梁柱顶弯矩最大值随着筏板厚度的增大而减小;对柱下部位基础弯矩而言,各柱下筏板的弯矩值均随筏板厚度的增大而增大,对柱间的筏板弯矩而言,筏板弯矩由负逐渐变为正,并不断增大;此外,随着筏板厚度的增加,各桩的桩顶反力和桩的荷载分担系数逐渐减小。地震荷载作用下,筏板厚度越小,上部结构受水平地震荷载影响越大。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 上部结构与地基基础共同作用分析的研究现状
•     1.2.2 边坡地基与上部结构及基础共同作用国内外研究现状
•   1.3 本文研究的目的、内容与技术路线
•     1.3.1 研究目的
•     1.3.2 研究内容
•     1.3.3 研究的技术路线
• 2 上部结构与岩质边坡地基及桩筏基础的有限元分析基本理论
•   2.1 引言
•   2.2 岩质边坡地基的有限元分析
•     2.2.1 边坡地基本构模型
•     2.2.2 边坡地基单元模拟
•     2.2.3 应变和应力计算
•     2.2.4 单元刚度矩阵
•   2.3 上部框架剪力墙结构的有限元分析
•     2.3.1 子结构法原理
•     2.3.2 共同作用分析时上部结构荷载和刚度的凝聚
•   2.4 筏板分析
•     2.4.1 薄板理论
•     2.4.2 厚板理论
•   2.5 桩土共同作用分析
•     2.5.1 单桩与土体共同作用分析的弹性理论法
•     2.5.2 群桩与土体共同作用分析
•   2.6 桩筏基础与地基共同作用分析
•   2.7 小结
• 3 框剪结构-桩筏基础-岩质边坡地基共同作用的静力分析
•   3.1 不同建筑边距下共同作用数值分析
•     3.1.1 计算模型建立
•     3.1.2 计算结果及分析
•   3.2 不同地基土变形模量下共同作用数值分析
•     3.2.1 计算模型建立
•     3.2.2 计算结果及分析
•   3.3 不同边坡坡度下共同作用数值分析
•     3.3.1 计算模型建立
•     3.3.2 计算结果及分析
•   3.4 不同筏板厚度下共同作用数值分析
•     3.4.1 计算模型建立
•     3.4.2 计算结果及分析
•   3.5 不同建筑层数下共同作用数值分析
•     3.5.1 计算模型建立
•     3.5.2 计算结果及分析
•   3.6 小结
• 4 考虑地震荷载作用下框剪结构-桩筏基础-岩质边坡地基共同作用分析
•   4.1 不同建筑边距下共同作用数值分析
•     4.1.1 计算模型建立
•     4.1.2 计算结果及分析
•   4.2 不同地基土变形模量下共同作用数值分析
•     4.2.1 计算模型建立
•     4.2.2 计算结果及分析
•   4.3 不同边坡坡度下共同作用数值分析
•     4.3.1 计算模型建立
•     4.3.2 计算结果及分析
•   4.4 不同筏板厚度下共同作用数值分析
•     4.4.1 计算模型建立
•     4.4.2 计算结果及分析
•   4.5 不同建筑层数下共同作用数值分析
•     4.5.1 计算模型建立
•     4.5.2 计算结果及分析
•   4.6 不同地震荷载下共同作用数值分析
•     4.6.1 计算模型建立
•     4.6.2 计算结果及分析
•   4.7 小结
• 5 结论与展望
•   5.1 主要结论
•   5.2 后续研究工作的展望
• 参考文献
• 附录
•   A.学位论文数据集
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 余鑫

导师: 干腾君,李杨秋

关键词: 岩质边坡地基,桩筏基础,共同作用,上部结构

来源: 重庆大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 重庆大学

分类号: TU457

DOI: 10.27670/d.cnki.gcqdu.2019.002719

总页数: 112

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