第1章 绪论 1
1.1 课题的提出和研究意义 1
1.1.1 实际应用所需 1
1.1.2 理论研究的趋势 1
1.1.3 课题研究的意义 2
1.2 桩筏基础分析方法综述 3
1.2.1 前言 3
1.2.2 桩基础研究综述 3
1.2.2.1 Butterfield体系 3
1.2.2.2 Poulos体系 3
1.2.2.3 Randolph体系 4
1.2.2.4 Chow体系 4
1.2.2.5 Shen体系 4
1.2.2.6 有限元体系 5
1.2.2.7 有限层法体系 5
1.2.3 地基板的数值分析方法综述 5
1.2.3.1 有限差分方法 5
1.2.3.2 有限单元方法 5
1.2.3.3 有限条元方法 6
1.2.3.4 边界单元方法 6
1.2.3.5 无单元法 6
1.2.3.6 加权残数方法 6
1.2.3.7 样条函数能量法 6
1.2.4 桩筏基础分析方法综述 7
1.2.4.1 简化分析方法 7
1.2.4.2 数值分析方法 7
1.2.4.3 变分分析方法 8
1.2.4.4 商用软件分析方法 8
1.2.4.5 模型试验方法 8
1.3 桩筏基础优化研究综述和遗传算法在岩土工程中的应用 9
1.3.1 桩筏基础优化研究综述 9
1.3.1.1 桩基础优化 9
1.3.1.2 地基板优化 10
1.3.1.3 桩筏基础优化 10
1.3.1.4 评述和总结 12
1.3.2 遗传算法在岩土工程中的应用 13
1.3.2.1 基坑支护结构优化 13
1.3.2.2 边坡分析 13
1.3.2.3 参数反演分析 14
1.3.2.4 其他应用 14
1.3.2.5 评述与总结 14
1.4 本文的主要工作 15
1.4.1 桩基础分析方法的改进与发展 15
1.4.2 桩筏基础通用分析方法与实现 15
1.4.3 控制差异沉降的桩筏基础优化研究 15
第2章 竖向荷载下桩基础分析方法的改进与发展 17
2.1 竖向荷载下桩基础弹性分析的改进计算方法 17
2.1.1 前言 17
2.1.2 桩基础分析过程 17
2.1.2.1 Poulos积分方程法的求解过程 17
2.1.2.2 Randolph剪切位移法中的位移关系 18
2.1.2.3 单桩的改进计算方法 18
2.1.2.4 群桩的改进计算方法 19
2.1.3 分析结果的比较 20
2.1.3.1 单桩分析 20
2.1.3.2 群桩分析 21
2.1.4 结论 22
2.2 基于变分原理的群桩位移计算方法 24
2.2.1 前言 24
2.2.2 群桩的变分分析理论 24
2.2.2.1 群桩的变分分析 24
2.2.2.2 土体的荷载位移关系 25
2.2.3 群桩的变分分析过程 25
2.2.3.1 位移函数选择 25
2.2.3.2 变分的矩阵表示 26
2.2.3.3 群桩的荷载位移关系 28
2.2.4 比较与验证 28
2.2.4.1 均匀土体中群桩位移比较 28
2.2.4.2 非均匀土体中群桩位移比较 30
2.2.5 结论 30
2.3 竖向荷载下桩基础的通用分析方法 32
2.3.1 前言 32
2.3.2 桩基础的通用分析方法 32
2.3.2.1 桩侧摩阻力函数关系式 32
2.3.2.2 变形协调关系 33
2.3.2.3 桩身物理方程 34
2.3.2.4 力的平衡方程 35
2.3.2.5 桩基位移与摩阻力分析 35
2.3.3 比较与验证 36
2.3.3.1 常规桩基础结果比较 36
2.3.3.2 变桩长结果比较 37
2.3.3.3 变桩径结果比较 38
2.3.3.4 桩体变刚度结果比较 39
2.3.4 结论 40
第3章 竖向荷载下桩筏基础通用分析方法与实现 41
3.1 竖向荷载下刚性板桩筏基础分析方法 41
3.1.1 前言 41
3.1.2 刚性板下桩筏基础分析 41
3.1.2.1 桩侧摩阻力函数关系式 41
3.1.2.2 基础的变形协调关系 41
3.1.2.3 桩身物理方程 43
3.1.2.4 力的平衡方程 44
3.1.2.5 桩筏基础分析 44
3.1.3 比较与验证 45
3.1.3.1 等桩长结果比较 45
3.1.3.2 变桩长结果比较 46
3.1.4 结论 47
3.2 竖向荷载下桩筏基础通用分析方法 48
3.2.1 前言 48
3.2.2 桩筏基础分析 48
3.2.2.1 桩土刚度 48
3.2.2.2 筏板刚度 49
3.2.2.3 求解过程 51
3.2.3 比较与验证 52
3.2.3.1 实例1 52
3.2.3.2 实例2 52
3.2.3.3 实例3 53
3.2.4 结论 54
3.3 采用面向对象方法的桩筏基础分析 55
3.3.1 前言 55
3.3.2 桩基础的面向对象分析 55
3.3.2.1 程序框架 55
3.3.2.2 Poulos方法的实现 56
3.3.2.3 Chow混合方法的实现 56
3.3.2.4 Shen变分方法的实现 57
3.3.2.5 桩基础通用分析方法的实现 57
3.3.2.6 实例验证 57
3.3.3 桩筏基础的面向对象分析 58
3.3.3.1 程序框架 58
3.3.3.2 刚性板桩筏基础分析 58
3.3.3.3 厚薄板有限元分析 59
3.3.3.4 桩筏基础分析 59
3.3.3.5 实例验证 60
3.3.4 说明与结论 60
3.3.4.1 说明 60
3.3.4.2 结论 60
第4章 控制差异沉降的桩筏基础优化分析 61
4.1 控制差异沉降的桩筏基础桩长优化分析方法 61
4.1.1 前言 61
4.1.2 桩长优化分析模型 61
4.1.2.1 桩基础分析模型 61
4.1.2.2 桩筏基础分析模型 61
4.1.2.3 优化方法 62
4.1.2.4 优化分析模型 64
4.1.2.5 优化分析过程 64
4.1.3 桩长优化中的参量分析 65
4.1.3.1 桩基础优化分析 65
4.1.3.2 桩筏基础优化分析 67
4.1.3.3 不同荷载类型下的分析 71
4.1.3.4 筏板特性的影响 73
4.1.3.5 土体特性的影响 75
4.1.3.6 桩体特性的影响 76
4.1.4 结论 77
4.2 控制差异沉降的桩筏基础桩位优化分析方法 78
4.2.1 前言 78
4.2.2 桩位优化分析模型 78
4.2.2.1 桩筏基础分析模型 78
4.2.2.2 优化方法 79
4.2.2.3 优化分析模型 80
4.2.2.4 优化分析过程 81
4.2.3 比较验证与分析 81
4.2.3.1 桩位优化实例 81
4.2.3.2 不同荷载类型下的优化分析 83
4.2.3.3 筏板特性的影响 85
4.2.3.4 土体特性的影响 86
4.2.3.5 桩体特性的影响 88
4.2.4 结论 89
4.3 控制差异沉降的桩筏基础桩径优化分析方法 90
4.3.1 前言 90
4.3.2 桩径优化分析模型 90
4.3.2.1 桩筏基础分析模型 90
4.3.2.2 优化方法 91
4.3.2.3 优化分析模型 92
4.3.2.4 优化分析过程 93
4.3.3 桩径优化中的参量分析 94
4.3.3.1 优化分析实例 94
4.3.3.2 筏板特性的影响 97
4.3.3.3 土体特性的影响 99
4.3.3.4 桩体特性的影响 101
4.3.4 结论 102
4.4 控制差异沉降的桩筏基础筏板厚度确定方法 103
4.4.1 前言 103
4.4.2 筏板厚度的确定过程 103
4.4.2.1 桩筏基础分析模型 103
4.4.2.2 筏板厚度确定方法（一） 104
4.4.2.3 筏板厚度确定方法（二） 107
4.4.3 参量分析和实例验证 108
4.4.3.1 优化规律分析 108
4.4.3.2 实例验证 110
4.4.4 结论 111
4.5 控制差异沉降的桩筏基础优化过程分析 112
4.5.1 前言 112
4.5.2 桩筏基础桩数的确定分析 112
4.5.2.1 桩筏基础分析模型 112
4.5.2.2 桩筏基础优化分析步骤 113
4.5.2.3 桩数确定的方法 115
4.5.3 结论 117
第5章 结论与展望 118
5.1 本文主要结论 118
5.2 下一步研究展望 120
致谢 121
参考文献 122
附录A 桩筏基础面向对象分析的类实现框架图 135
个人简历 在读期间发表的学术论文 147