群桩复合地基在竖向荷载作用下及应力场分析

唐 山 学 院开 题 报 告设计题目：群桩复合地基在竖向荷载作用下的应力场分析 系 别： 土木工程系 班 级： 07土本（1）班 姓 名： xxx 指 导 教 师： xxx 2011年3月18日课题性质（打选择）设计（ ）论文（ ）一、文献综述1.本设计任务来源于河北省科学技术研究与发展指导计划项目：曹妃甸地区复合地基差异沉降及预测模型研究（课题号：07215640），以CFG桩复合地基为研究对象，利用数值模拟技术开展群桩复合地基在竖向荷载作用下的应力场的分析研究。CFG桩（Cement Flv-ash Gravl Pile）即由碎石，粉煤灰掺适量的水泥加水拌合，用各种成桩机具制成的可变粘结性强桩，主要用于处理粘性土，粉土，沙土等地基，由于CFG桩较其他桩类具有成本低，地基变形小等优点，近年来在工程上得到了广泛的利用。CFG桩复合地基由桩，桩间土和褥垫层三部分组成，其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形以后一定的荷载分担给桩及桩间土，使二者共同受力。2.CFG桩复合地基目前的发展研究现状目前，针对CFG桩复合地基的研究大多都停留在竖向荷载作用下的工作现状，对其在竖向荷载作用下的荷载传递机理，桩土应力分担比，合理褥垫层厚度均有较深入的研究。针对水泥土砖，粉喷桩等（不包括CFG桩）复合地基在竖向荷载作用下的应力场有较深入的研究。但是目前很少有人对CFG群桩复合地基在竖向荷载作用下的应力场进行分析，对CFG桩复合地基的桩土应力变化规律以及各桩之间的相互作用机理没有一个清楚的认识。因此，对CFG桩复合地基应力场进行有限元分析研究是亟需解决的一个重要课题。3研究的目的和意义本人利用有限元分析软件ANSYS，考虑复合地基中各种材料的非线性特性，对在竖向荷载作用下CFG群桩复合地基的承载力和沉降特性作数值模拟分析，对桩土荷载分担和桩土应力变化进行计算分析，找出CFG群桩复合地基的桩土应力比及桩土应力变化的一些基本规律，为进一步研究竖向荷载作用下群桩复合地基的受力和变形提供参考。为曹妃甸港的复合地基处理提供一些有益的建议。4数值分析软件ANSYS在土木工程上应用的主要方面。数值分析已成为结构研究的主要手段之一，涉及土木工程的各个领域；数值分析以计算力学为基础，计算机科学为手段，正飞速发展，解决越来越多的工程问题；数值分析是一项更高依赖智力的工作，成功的实施需要理论、经验和软件。作为数值分析软件之一的ANSYS已有40年的发展历史，从开始单一的帮助企业优化设计流程，已经发展成功能强强大的CAE软件系统。ANSYS的主要功能包括结构分析，热分析，电磁分析，流体分析等。ANSYS分析的结构类型主要包含建筑结构、桥梁结构、岩土工程、道路工程、地下工程、水工结构等 。 ANSYS能对结构进行静力分析，动力分析、弹塑性分析、地震反应分析、温度应力分析、上下部共同作用分析、工程安全稳定分析、施工模拟分析，能够解决一些土木工程难题。二、设计（论文）主要内容1 学习有限元理论，了解CFG桩复合地基的工作现状及群桩效应。2 学习ANSYS软件，主要是ANSYS软件在复合地基处理上的应用。3 熟悉有限元分析思路与步骤，建立桩，土，褥垫层等有限元模型。4 在建立的有限元模型上，施加均布竖向荷载，分析等桩长群桩复合地基的应力场特征研究。三、设计（研究）方案利用有限元分析软件ANSYS，建立单桩复合地基有限元模型，分析等桩长群桩复合地基的应力场。通过3根桩的单桩复合软件模拟，研究不同大小均布竖向荷载对桩土应力比和桩土应力变化的影响。对CFG桩复合地基进行应力计算和分析，从而为CFG桩复合地基的设计提供依据，以求提高地基处理的经济效益。分析歩骤：求解网格划分加载重力约束建立几何模型位移约束形成有限元模型载荷约束查看结果四、工作进度安排阶段 完成的主要工作 计划起止时间 1 有限元理论及ansys软件学习 第三周 2 有限元理论及ansys软件学习 第四周 3 有限元理论及ansys软件学习 第五周 4 确定模型方案 第六周 5 桩模型建立 第七周 6 土模型建立 第八周 7 褥垫层模型建立 第九周 8 群桩复合地基桩土荷载分担计算分析 第十周 9 群桩复合地基桩土荷载分担计算分析 第十一周 10 群桩复合地基桩体应力变化计算分析 第十二周 11 群桩复合地基土体应力变化计算分析 第十三周 12 撰写论文 第十四周 13 撰写论文 第十五周 14 评审及答辩 第十六周五、主要参考文献1地基处理技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2002.2龚晓南.复合地基理论及应用，北京：中国建筑工业出版社，2002.3建筑地基基础设计规范.GB5007-2002.中华人民共和国国家标准.北京：中国建筑工业出版社，2002.4阎明礼，杨军，吴春林等.CFG桩复合地基的褥垫技术，地基处理，1996，7（3）：17.5阎明礼.地基处理技术.北京：中国环境科学出版社，1996.6袁聚云，李镜培，楼晓明等编著.基础工程设计原理.上海：同济大学出版社 2001.7陈晓平，邢仲星.复合地基中桩土应力数值分析.工业建筑，2001，31（11）：58.8刘金砺，迟铃泉.桩土变形计算模型和变刚度调平设计.岩土工程学报，2000，22（2）：151157.9建筑地基基础设计规范GB5007-2002北京：中国建筑工业出版社，2002.10中国建筑科学研究院主编.建筑地基技术处理规范JGJ 79-2002 J 220-2002.北京：中国建筑工业出版社.2002.11牛志荣，李宏，穆建春，等编著.复合地基处理及其工程实例 .北京：中国建材出版社，2000.12徐至钧主编.水泥粉煤灰碎石桩复合地基.北京：机械工业出版社，2004.13康景文.CFG桩复合地基的应用及其发展.四川建筑，2001，21（1）：3945.14张尚东，娄国充，刘俊彦.CFG桩复合地基特性分析及承载力计算.石家庄铁道学院学报，2000，13（9）：1518.15胡益民. CFG桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用.建筑技术，2002，33（2）：136137.16吴惠明，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，2001，34（5）：8183.17马骥，阎明礼，张东刚等.CFG短桩复合地基在高层建筑地基处理中的应用.建筑科学，2001，14（2）：1820.18马骥，张东刚，张震.CFG桩复合地基设计有关问题的探讨.工程勘察，2001，（3）：4546.19张东刚，阎明礼，马骥.CFG桩复合地基在北京望京高校校区高层建筑中的应用.建筑科学，2000，16（1）：4043.20李洪船，阎明礼.CFG桩复合地基在望京新城高层建筑中的应用.地基处理，1999，10（2）：100104.21龚晓南.复合地基发展概况及其在高层建筑中的运用.土木工程学报，1999，32（6）：310.22吴金维，王亚东，张利新.刚性桩复合地基在高层建筑中的应用.建筑结构，1999（7）：3336.23陈仲颐，叶书麟主编.基础工程学.北京：中国建筑工业出版社，1991.24刘金砺.竖向荷载下的群桩效应和群桩基础概念设计若干问题.土木工程学报，2004，37（1）：7883.25龚晓南.复合地基设计和施工指南.北京：人民交通出版社，2003.26李晓岑，姚文宏.褥垫层在CFG中复合地基中的机理探讨.四川建筑，2002，22，（3）：6567.27乔京生.复合地基沉降计算新方法桩体沉降法的研究.辽宁工程技术大学学报.2008，（1）：636528乔京生.变刚度复合地基力学性状的模型试验研究.西安建筑科技大学学报（自然科学版）.2007，39（4）：084584.29乔京生.复合地基力学性状分析及变刚度可行性研究.四川建筑科学研究.2007，（2）：97100.30乔京生.CFG桩复合地基桩土应力比的试验研究.铁道建筑.2007，（4）：8485.31郝文华.ANSYS土木工程应用实例M.北京：中国水利水电出版社，2007.32李权. ANSYS土木工程应用M.北京：人民邮电出版社，2005.33王金龙.ANSYS 12.0土木工程应用实例解析M.北京：机械工业出版社，2010.34易日.使用ANSYS6.1进行结构力学分析M. 北京：北京大学出版社，2002年.六、指导教师意见签字： 年 月 日 七、系毕业设计（ 论文）工作领导小组意见 签字： 年 月 日5 / 6文档可自由编辑打印