樁基礎(chǔ)長(zhǎng)期沉降計(jì)算的黏彈性分析理論及其應(yīng)用

前言

　　建筑物的持續(xù)沉降，特別是軟土地區(qū)的建筑物基礎(chǔ)沉降，通常與地基土的流變性密切相關(guān)。本書考慮地基土的黏彈性特征，系統(tǒng)研究了空間半無限體內(nèi)部作用集中力的黏彈性解，并以此為理論基礎(chǔ)建立了樁基礎(chǔ)的長(zhǎng)期沉降分析和橫向受荷樁的黏彈性分析方法。本書的主要內(nèi)容如下：　　在第2章中，首先闡述了基本的黏彈性模型及其微分型與積分型本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)而通過Laplace變換及其逆變換方法，證明了一些串聯(lián)流變模型和并聯(lián)流變模型的本構(gòu)方程之間存在著相互等效關(guān)系；然后運(yùn)用黏彈性模型，研究了黏彈性地基上彈性板的彎曲問題，推導(dǎo)了四種黏彈性地基上彈性板的非線性振動(dòng)方程，研究了Kelvin模型地基板非線性自由振動(dòng)的求解方法。　　在第3章中，首先根據(jù)Mindlin彈性解，基于黏彈性力學(xué)中的彈性一黏彈性對(duì)應(yīng)原理，綜合運(yùn)用Laplace變換及其逆變換技術(shù)，系統(tǒng)推導(dǎo)了空間半無限彈性體內(nèi)部作用有豎向及水平向集中力時(shí)的應(yīng)力與位移黏彈性解；其次，基于空間半無限體在內(nèi)部豎向集中力作用下的黏彈性豎向位移解，給出了在空間半無限體內(nèi)部矩形面積上作用有豎向均布荷載、三角形分布荷載時(shí)的黏彈性應(yīng)力和位移的理論解，同時(shí)推導(dǎo)了空間半無限體內(nèi)部圓形面積上作用有豎向均布荷載時(shí)的黏彈性解；最后，運(yùn)用等積變換近似積分法，完成了對(duì)空間半無限體內(nèi)部任意面積上作用有豎向及水平向均布荷載時(shí)的黏彈性應(yīng)力和位移的計(jì)算?！　≡诘?章中，首先基于等代墩基法的基本思想，考慮樁基礎(chǔ)周圍土體的黏彈性特征，系統(tǒng)研究了黏彈性均質(zhì)地基、非均質(zhì)地基中樁基礎(chǔ)長(zhǎng)期沉降計(jì)算的黏彈性理論；其次，運(yùn)用黏彈性力學(xué)的基本原理，根據(jù)半空間內(nèi)部水平力作用下的黏彈性位移解，基于位移疊加的基本思想，提出了考慮豎向荷載分擔(dān)比的樁基礎(chǔ)黏彈性沉降分析原理，建立了基于位移解的考慮荷載分擔(dān)比的群樁基礎(chǔ)長(zhǎng)期沉降的計(jì)算方法。　　在第5章中，考慮樁基礎(chǔ)周圍土體的黏彈性，基于集中力彈簧模型和樁土位移協(xié)調(diào)方程，研究了橫向荷載作用下樁基礎(chǔ)與周圍土體共同作用問題，建立了柔性樁及剛性樁的橫向變形與內(nèi)力分析的基本方法。

內(nèi)容概要

建筑物的持續(xù)沉降，特別是軟土地區(qū)的建筑物基礎(chǔ)沉降，通常與地基土的流變性密切相關(guān)?！稑痘A(chǔ)長(zhǎng)期沉降計(jì)算的黏彈性分析理論及其應(yīng)用》考慮地基土的黏彈性特征，系統(tǒng)研究了空間半無限體內(nèi)部作用集中力的黏彈性解，并以此為理論基礎(chǔ)建立了樁基礎(chǔ)的長(zhǎng)期沉降分析和橫向受荷樁的黏彈性分析方法。

書籍目錄

第1章　緒論　1.1　問題的提出　1.2　單樁沉降計(jì)算研究現(xiàn)狀　1.3　群樁沉降計(jì)算研究現(xiàn)狀　1.4　橫向受荷樁的內(nèi)力與變形研究現(xiàn)狀　1.5　存在的問題與不足　1.6　本書的主要內(nèi)容第2章　線性黏彈性理論及其邊值問題　2.1　微分型黏彈性本構(gòu)方程　2.2　積分型黏彈性本構(gòu)方程　2.3　復(fù)模量和復(fù)柔量　2.4　線性黏彈性力學(xué)的控制方程　2.5　準(zhǔn)靜態(tài)黏彈性一靜態(tài)彈性相應(yīng)原理　2.6　黏彈性地基上彈性板的準(zhǔn)靜態(tài)彎曲問題　2.7　黏彈性地基上彈性板的非線性振動(dòng)分析　2.8　小結(jié)第3章　半空間體內(nèi)部作用集中力的黏彈性解　3.1　半無限體內(nèi)部作用豎向集中力的黏彈性解　3.2　半無限體內(nèi)部作用水平向集中力的黏彈性解　3.3　分布荷載作用在半空間體內(nèi)部的黏彈性解　3.4　算例分析與討論　3.5　小結(jié)第4章　樁基礎(chǔ)沉降的黏彈性分析　4.1　引言　4.2　均質(zhì)地基中的樁基黏彈性沉降計(jì)算　4.3　非均質(zhì)地基中的樁基黏彈性沉降計(jì)算　4.4　圓形樁基礎(chǔ)黏彈性沉降計(jì)算　4.5　考慮荷載分擔(dān)的群樁黏彈性沉降計(jì)算　4.6　實(shí)例分析與討論　4.7　小結(jié)第5章　橫向受荷樁一土共同作用黏彈性分析　5.1　集中力彈簧模型　5.2　柔性樁一土共同作用黏彈性分析　5.3　剛性樁一土共同作用黏彈性分析　5.4　計(jì)算實(shí)例　5.5　小結(jié)第6章　結(jié)論與展望　6.1　結(jié)論　6.2　有待進(jìn)一步研究的問題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　樁基礎(chǔ)因其承載力高、穩(wěn)定性好、基礎(chǔ)沉降及差異變形小、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，以及它具有對(duì)各種地質(zhì)條件的良好適應(yīng)性，被廣泛應(yīng)用于高層建筑、橋梁工程、近海采油平臺(tái)、海岸碼頭及大型動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)等基礎(chǔ)工程中。由于建筑物越來越高大，地質(zhì)條件也日趨復(fù)雜，建筑物與周圍環(huán)境的關(guān)系日趨密切，樁基礎(chǔ)在豎向荷載作用下的沉降計(jì)算以及在橫向荷載下的內(nèi)力與變形問題日益重要。　　考慮樁間土承擔(dān)一部分荷載后，沉降更成為樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)成功與否的一個(gè)重要控制條件。目前，樁基礎(chǔ)沉降的計(jì)算與分析是樁基設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工序。眾所周知，豎樁的承載力與沉降是樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中涉及的諸多復(fù)雜因素中的主要兩個(gè)。盡管在過去的漫長(zhǎng)時(shí)間里，從事巖土工程的研究者為了精確計(jì)算和預(yù)測(cè)樁基礎(chǔ)的沉降做了大量工作，提出過一系列的樁基沉降計(jì)算方法。但由于樁基礎(chǔ)中不少問題弄不清，未知因素、不確定因素很多，加上地下工程確實(shí)比地上工程困難，樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算（包括超高層建筑深基礎(chǔ)）遠(yuǎn)沒有完全解決?！　痘A(chǔ)沉降計(jì)算之所以不令人滿意，作者認(rèn)為主要問題在于：　?。?）影響樁基礎(chǔ)沉降的因素很多，包括樁長(zhǎng)、樁的平面布置、樁與土的相對(duì)壓縮性、土層地質(zhì)情況，以及荷載水平和荷載持續(xù)時(shí)間等。這些因素有的具有不確定性，甚至帶有隨機(jī)性、模糊性。　?。?）以往設(shè)計(jì)對(duì)樁基礎(chǔ)的承載力和沉降往往是單獨(dú)考慮的，對(duì)它們之間的相互影響和相互制約以及可變的關(guān)系很少給予注意和考慮。這就使得在某些情況下樁基設(shè)計(jì)難以臻于完善，甚至造成某些場(chǎng)合下設(shè)計(jì)失誤?！　‘?dāng)前，受橫向力和力矩作用的水平樁在港口工程、橋梁工程、高層建筑和輸電線塔等的樁基工程中應(yīng)用較為廣泛，深基坑工程中也經(jīng)常采用承受水平荷載的擋土樁。另外，工程上稱之為“被動(dòng)樁”的樁基礎(chǔ)，主要是因?yàn)闃吨芡馏w在自重或外荷作用下發(fā)生水平位移而對(duì)樁產(chǎn)生影響，即樁基所承受的是由樁周土水平位移所產(chǎn)生的水平荷載，迄今為止國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究得還很不充分。因此，深入研究橫向荷載樁的受力與變形機(jī)理，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，而且具有非常重要的理論與應(yīng)用價(jià)值。

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