桩筏基础数值分析与优化设计研究

 在软土地区, 高层建筑尤其是超高层建筑多采用桩筏基础。由于对桩筏基础中桩2土2筏如何共同作用的认识不同, 导致桩筏基础设计的差异。在充分认清桩筏基础桩2土2筏共同作用的承载机理的基础上, 寻求经济合理安全的桩筏基础设计方法, 是一个具有理论和实践意义的课题。在比较全面地把握桩筏基础实验研究、桩筏基础数值分析和桩筏基础优化设计的历史与现状的基础上, 开展了这一课题的研究工作。内容包括桩筏基础三维弹塑性有限元程序的研制、桩筏基础承载性能的计算分析和桩筏基础优化设计的系统模拟法研究。采用有限元模拟桩筏基础高应变的近场区, 无限元模拟桩筏基础的远场区, 在结构与土体界面上引入接触面模型, 由此建立起桩筏基础三维有限元计算模型并编制计算程序。借助桩筏基础三维弹塑性有限元计算程序, 计算分析了桩筏基础承载性能, 重点考察了荷载水平、桩土模量比、承台厚度、桩长、桩径、桩距、桩不同布置方式等因素的影响, 得到了一些有益的结论。在桩筏基础实验结果与桩筏基础承载性能的计算分析结论的基础上, 提出了桩筏基础优化设计的系统模拟法。该方法与众不同之处在于: (1) 采用正交设计法优化模拟方案, 减少模拟输入的方案数目; (2) 应用定性模型与定量模型相结合的多目标决策技术, 确定桩筏基础优化设计的满意解。简单算例表明, 该方法简单可行。最后, 对所研究的工作进行总结, 并提出了有待进一步研究的问题。

RESEARCH ON NUMERICAL ANALYSIS AND OPTIMAL DESIGN OF PILE-RAFT FOUNDATION