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理论篇 固结有限层理论3

第一章 固结有限层理论研究进展3

1-1 固结理论的发展回顾3

1-2 固结理论的数值分析方法研究进展4

1-2-1 差分方法5

1-2-2 有限元方法5

1-2-3 边界元法6

1-2-4 加权残值法6

1-2-5 半解析方法6

1-2-6 有限层法6

1-3 有限层方法研究进展7

1-2-7 无单元法7

1-4 层状横观各向同性弹性半空间模型及其有限层分析方法9

1-4-1 层状横观各向同性弹性半空间模型9

1-4-2 层状横观各向同性弹性连续介质的有限层法10

1-5 固结有限层理论研究进展14

1-6 本篇研究目的及主要研究内容15

1-6-1 研究目的和意义15

1-6-2 目前存在的问题15

1-6-3 研究的主要内容16

参考文献16

第二章 比奥固结理论有限层弹性解法21

2-1 比奥固结理论简介21

2-2 比奥固结理论的有限层解法22

2-2-2 位移和超静水压力的变化模式23

2-2-1 有效应力原理23

2-2-3 比奥固结方程的有限层格式24

2-2-4 计算方程式的变换25

2-2-5 整体分析26

2-3 计算方法与程序的验证27

2-3-1 计算稳定性探讨27

2-3-2 瞬时沉降28

2-3-3 最终沉降30

2-3-4 固结过程30

2-3-5 横观各向同性32

2-3-6 Mandol-Cryer效应32

2-4-2 弹性模量的横观各向同性对沉降计算结果的影响34

2-4-1 计算参数34

2-4 弹性模量的横观各向同性对计算结果的影响34

2-4-3 弹性模量的横观各向同性对孔压计算结果的影响35

2-4-4 弹性模量的横观各向同性对水平位移计算结果的影响35

2-5 泊松比的横观各向同性对计算结果的影响36

2-5-1 计算参数36

2-5-2 泊松比的横观各向同性对沉降计算结果的影响36

2-5-3 泊松比的横观各向同性对孔压计算结果的影响37

2-5-4 泊松比的横观各向同性对水平位移计算结果的影响38

2-6 埋深基础的瞬时沉降计算38

2-6-1 存在的问题38

2-6-2 计算方法39

2-6-3 计算结果39

2-7-2 均布荷载作用于地表的计算分析结果42

2-7-1 地基土参数42

2-7 成层地基土三维固结的计算结果42

2-7-3 均布荷载作用于土中的计算分析结果44

2-7-4 地下水在地表以下的均布荷载计算分析结果44

2-8 小结47

参考文献47

附录48

第三章 非线性有限层计算56

3-1 简易的非线性地基土弹性模量计算方法56

3-1-1 地基土非线性模型概述56

3-1-2 与竖向应力部分有关的E（z）考虑方法56

3-1-3 应力水平的考虑方法58

3-1-4 应力在水平向考虑方法f(x,y)59

3-2-1 两坐标系的对应关系60

3-2 非线性有限层法60

3-2-2 刚度矩阵的计算62

3-2-3 应力向量的计算65

3-2-4 第i级荷载作用时的编程思路66

3-3 应力修正及修正前后应力状态计算66

3-3-1 破坏后的应力修正66

3-3-2 修正前后应力状态计算68

3-4 计算方法的验证69

3-4-1 简化土体弹性模量计算方法的验证69

3-4-2 非线性有限层计算方法的验证71

3-5 小结73

参考文献73

4-1 比奥固结方程的增量解法74

第四章 地基土非线性的有限层固结计算74

4-2 ｛Rt｝的计算方法75

4-3 比奥固结问题本质的进一步解释77

4-4 小结78

参考文献78

应用篇 固结有限层理论在共同作用中的应用81

第五章 共同作用问题数值方法研究进展81

5-1 桩土共同作用问题研究进展81

5-1-1 桩基设计回顾81

5-1-2 计算方法83

5-1-3 固结有限层理论在桩土共同作用中的研究进展85

5-2 基坑工程数值方法研究进展86

5-2-1 基坑开挖土体性状的研究进展86

5-2-2 考虑位移和时间效应的土压力研究87

5-2-3 基坑工程数值方法研究进展91

5-3 本篇研究目的及主要研究内容92

5-3-1 桩土共同作用问题92

5-3-2 基坑开挖问题93

参考文献93

第六章 考虑固结的桩土共同作用有限层分析97

6-1 群桩-土-承台结构的剖分97

6-2 桩土支承体系基本方程建立98

6-3 单桩桩身总体刚度矩阵101

6-4 群桩-土-刚性承台结构共同作用弹性分析基本方程102

6-5 桩土支承体系柔度矩阵系数和孔压柔度矩阵系数计算103

6-6-1 荷载传递函数方法简介105

6-6 荷载传递函数105

6-6-2 桩侧荷载传递函数107

6-6-3 桩端荷载传递函数110

6-7 群桩-土-刚性承台结构共同作用非线性分析110

6-8 广义荷载传递函数的验证112

6-8-1 计算方法验证112

6-8-2 软化效应分析112

6-9 带台单桩数值分析结果115

6-9-1 计算参数115

6-9-2 结果与分析117

6-10 带台单桩影响因素分析120

6-10-1 土体渗透系数对固结沉降的影响120

6-10-4 加载方式对固结沉降的影响124

6-10-2 土体泊松比对固结沉降的影响124

6-10-3 桩土弹性模量比对固结沉降的影响124

6-11 群桩计算结果与分析128

6-11-1 计算参数128

6-11-2 四桩承台计算结果与分析128

6-11-3 九桩承台计算结果与分析128

6-12 小结137

参考文献137

第七章 考虑固结的基坑开挖问题有限层求解138

7-1 绪论138

7-2 基坑开挖等效荷载的计算138

7-2-1 A类边界条件有限层等效开挖荷载计算138

7-2-2 B类边界条件有限层等效开挖荷载计算141

7-3 基坑开挖问题的有限层求解144

7-4 有限元和有限层求解开挖问题的比较146

7-4-1 计算工作量的比较146

7-4-2 计算结果比较分析146

7-5 泊松比和弹性模量的横观各向同性对基坑开挖的影响147

7-5-1 计算参数147

7-5-2 泊松比对基坑开挖的影响147

7-5-3 弹性模量的横观各向同性对基坑开挖的影响147

7-6 考虑固结的基坑开挖问题有限层求解150

7-6-1 考虑固结的开挖部分耦合矩阵计算150

7-6-2 考虑固结的开挖部分渗透矩阵计算151

7-7-2 土体渗透系数对开挖基坑的影响152

7-7-3 固结对开挖基坑回弹量的影响152

7-7 考虑固结的开挖有限层求解结果与分析152

7-7-1 计算方法和程序验证152

7-6-3 考虑固结的开挖有限层计算152

7-7-4 固结对开挖基坑孔压的影响153

7-7-5 固结对开挖基坑水平位移的影响153

7-8 小结155

参考文献155

实践篇 沉降预测方法及工程原位测试研究159

第八章 沉降预测方法研究159

8-1 前言159

8-2 “S”形的数学力学证明160

8-2-1 从本构关系的角度证明S-t曲线呈“S”形160

8-2-2 从一维固结理论角度证明S-t曲线呈“S”形163

8-3-1 不通过原点的机理分析165

8-3 “S”形的机理进一步分析165

8-3-2 “S”形机理分析166

8-4 数学模型的建立与求解166

8-4-1 模型建立166

8-4-2 模型的特点167

8-4-3 模型的求解168

8-5 几个值得进一步研究的问题169

8-5-1 各种计算方法的比较169

8-5-2 测量误差对预测结果的影响170

8-5-3 测点数对预测结果的影响170

8-6 考虑流变的沉降预测方法研究171

8-6-1 模型建立171

8-5-5 多级加载171

8-5-6 模型的选用171

8-5-4 求解方法研究171

8-6-2 模型验证174

8-6-3 参数分析176

8-7 工程示例分析178

8-7-1 美国休斯敦贝壳广场大厦178

8-7-2 宁通公路179

8-7-3 上海贸海宾馆179

8-7-4 深圳滨海大道180

8-8 小结180

参考文献180

附录182

9-1 某图书馆工程的原位测试研究与理论验证183

9-1-1 工程概况183

第九章 典型工程大型原位测试研究与理论验证183

9-1-2 工程地质条件185

9-1-3 按复合桩基设计方法和塑性支承桩进行工程设计186

9-1-4 监测方案190

9-1-5 监测进程190

9-1-6 现场实测结果与分析191

9-1-7 根据实测资料进行沉降跟踪预测研究194

9-1-8 计算方案与有限层计算分析194

9-2 某基坑工程的原位测试研究与理论验证200

9-2-1 工程概况200

9-1-9 建成的图书馆效果图200

9-2-2 地质概况202

9-2-3 沉降监测204

9-2-4 计算与实测结果对比分析206

参考文献211

第十章 结论与展望212

10-1 结论212

10-2 展望213

附录 固结有限层程序214

源程序代码214

输入文件INPUT.DAT224

输出文件OUT.DAT224

致谢233