岩石地基上的柱下独立基础受力特征和破坏模式研究

摘要

柱下独立基础是一种广泛采用的基础形式。目前关于土质地基上柱下独立基础的研究成果比较丰富，而对于岩石地基上的柱下独立基础研究尚不够深入和系统，国内外这方面的认识和计算也主要借鉴土质地基上的研究成果，或参照梁、板类构件的力学特性和破坏模式。由于土质地基的刚度和强度较小，而钢筋混凝土独立基础的刚度和强度相对较大，当独立基础置于土质地基上时，其受力特征与梁、板类构件比较类似，故参照梁、板类构件对土质地基上的独立基础有一定的合理性。但相比于土质地基，岩石地基刚度更大、变形更小、承载力更高。大量研究和工程经验表明，对于岩石地基上的独立基础，由于岩石地基的约束作用，其受力特征和破坏模式比土质地基上的独立基础更加复杂。当柱传来的荷载较大时，这种差异会更加明显。随着西部大开发和西部山地城镇的发展，高层建筑和大型市政、交通建构筑物产生的大荷载作用下的岩石地基上的柱下独立基础应用愈加广泛，所以近年来部分专家学者进行了相关研究，作者导师团队自2000年始开展大荷载作用下岩石地基上的柱下独立基础受力特性及破坏模式研究近二十年，进行了相关室内外试验和理论研究，提出了多项创新性成果。本文在前人成果的基础上，对比分析多个岩石地基上柱下独立基础的力学模型，提出一种适用条件更明确、应用范围更广泛的力学理论模型，并通过现场试验数据和数值模拟分析验证其合理性。本文主要研究内容及方法如下：　　1. 全面总结和分析国内外关于岩石地基上柱下独立基础的研究成果。　　2. 分析岩石地基上柱下独立基础的受力机理，提出更加合理的力学模型。　　3. 根据原位试验获得的岩石地基上柱下独立基础的基底反力分布、基础体内应力分布，以及基础裂缝发展规律和实际破坏模式，验证理论成果的合理性。　　4. 结合数值模拟，进一步验证本文成果的合理性。　　本文通过理论分析、现场试验数据和数值模拟得到了岩石地基上的柱下独立基础的基底反力分布和基础破坏模式随基础宽高比的变化规律，得出了相应的宽高比界限值，并对岩石地基上的柱下独立基础的宽高比提出了优化建议，对实际工程具有一定的参考和借鉴意义。

目录

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国外研究现状

1.3.1 土质地基上的独立基础研究现状

1.3.2 岩石地基上的独立基础研究现状

1.3.3 现行规范的相关规定

1.4 本文研究内容和方法

2 岩石地基上柱下独立基础受力及破坏机理分析

2.1 受力机理分析

2.2 与现有受力模型的对比分析

2.2.1 与桩基承台板的对比分析

2.2.2 与深受弯构件的对比分析

2.2.3 与“弯拉-膨胀”力学模型的对比分析

2.3 本文提出的“深压弯”受力模型

2.4.1 破坏模式分析

2.4.2 影响破坏模式的因素分析

2.5 本章小结

3 岩石地基上柱下独立基础现场试验

3.1 试验方案

3.1.1 试验场地工程概况

3.1.2 试验装置

3.1.3 试件设计及制作

3.1.4 测点布置方案

3.1.5 试验加载方案

3.2.1 JC1试验情况

3.2.2 JC2试验情况

3.2.3 JC3试验情况

3.2.4 JC4试验情况

3.2.5 JC5试验情况

3.2.6 JC6试验情况

3.3.1 极限荷载统计

3.3.2 基底反力分布规律

3.3.3 钢筋应变分布规律

3.3.4 裂缝发展规律

3.3.5 基础破坏模式

3.4 本章小结

4 岩石地基上柱下独立基础数值模拟分析

4.1.1 材料参数

4.1.2 单元类型

4.1.3 接触面类型

4.1.4 有限元模型

4.2.1 基底反力分布

4.2.2 第一主应力分布

4.2.3 第三主应力分布

4.2.4 剪应力分布

4.3 本章小结

5 理论、试验及数值模拟的综合分析

5.1 基底反力分布特征

5.2 基础的破坏模式总结

6 结论与展望

6.1 本文研究成果与结论

6.2 本文主要创新点

6.3 后续研究展望与建议

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 学位论文数据集

致谢

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