超高层大跨度预应力转换筏板-桩基础设计与研究

国内城市地铁建设已进入快速发展阶段,地铁上盖物业开发项目日益增多。超高层建筑基础区域位于地铁区间上部,为尽量减少地铁与上部建筑的相互影响,上部建筑的基础与地铁结构完全脱开,从而使上部建筑在基础底板处形成大跨度转换结构,且由于建筑和地铁结构的限制,使得大跨度基础转换结构的高度受到较大限制,为此,需采用新型的超高层基础形式,并考虑该基础对地铁结构的影响。介绍了武汉轨道交通某地铁上盖超高层建筑新型基础结构的设计。该基础采用大跨度预应力转换筏板+钻孔灌注后压浆桩基础,采用理论分析和现场检测相结合的方法,充分考虑了桩-筏板-土共同作用,并通过施工模拟分析,考虑上部结构对基础的影响,并进行施工过程中预应力筏板内力和变形、桩顶内力和沉降、桩间土反力的实时检测和研究工作,以期验证和确保基础及结构安全,进一步明确预应力筏板-桩-土共同作用的机理和相关参数,为类似工程设计提供参考。     

竖向基础隔振模型建筑在地铁激励下的振动响应研究北大核心CSCD

为研究采用竖向基础隔振技术的建筑在地铁激励下的响应,在上海地铁某线路隧道正上方制作了一个两层砖混结构房屋模型,采用橡胶支座与叠层橡胶滑板支座并联作为隔振层。建立了该房屋模型的有限元模型,通过不同型号和不同数量隔振支座的组合来改变隔振频率,以不同隔振工况下的实测基底振动加速度记录为输入激励,计算了结构在时域内的响应。将结构的时域响应转换为振动加速度级,评价了不同隔振频率的隔振效果,并与实测结果进行了比较。研究表明,建立的有限元模型能够较真实地反映地铁激励下基础隔振建筑物的振动响应,能够对地铁激励下拟建建筑的振动进行预测,为其隔振设计提供理论依据。     

跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究

基于某跨越地铁高层建筑的设计实践,利用ABAQUS建立剪力墙与桩筏基础和地基共同作用的三维有限元数值模型,研究了跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状,并分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对其影响。结果表明,上部为剪力墙结构的高层建筑,考虑上部结构刚度作用可显著减小筏板的差异沉降和弯矩。当上部结构刚度达到一定程度后,其对筏板差异沉降和弯矩的调节能力减弱,表现出上部结构刚度贡献的有限性。随着地铁隧道跨度的增加,筏板最大沉降、差异沉降和弯矩都增大。桩筏基础以筏板对角线与地铁隧道中心线重合的方式跨越地铁隧道对筏板的内力和变形影响最小。桩顶反力数值计算结果与实测数据较为吻合。     

超高层筒中筒结构桩筏基础共同作用现场实测与数值分析

通过对陕西省邮政电信网管中心大楼桩筏基础的沉降观测及反力的部分现场实测结果的分析,利用大型有限元软件ANSYS ,地基土采用弹塑性本构关系,筏板采用中厚板理论,建立了超高层筒中筒结构、桩筏基础和地基土的三维有限元模型,进行了三者在竖向荷载作用下共同作用的非线性数值分析,对黄土地区超高层建筑桩筏基础的沉降、受力和桩土分担比进行了探讨。分析表明:基础沉降、桩土荷载分担比等实测结果与数值分析吻合较好,在黄土地区建设超高层建筑采用超长灌注桩对于减小基础沉降有显著效果;筒体结构对基础刚度贡献的影响范围约为8层;筏板内力分布复杂,与上部结构形式和布桩方式等因素密切相关,且筏板悬挑端部弯矩很大。     

滨海软土地区地铁运营对沿线建筑物振动影响分析

滨海新区新建地铁Z2线运行最高时速可达120 km,大于城市中运行的普通地铁列车时速(60～80 km),高速地铁荷载相较于普通列车荷载有着频率高、幅值大的特点,所造成的环境振动也有所不同。本研究以天津市Z2地铁线一期工程作为实例,依托实际工程数据,利用大型通用有限元软件ABAQUS,建立轨道–隧道–地基–建筑物三维有限元模型,并结合ABAQUS自带子程序DLOAD模拟移动荷载,利用动力隐式分析针对天津滨海新区饱和软土地带快速地铁运营对沿线构建筑物的振动影响进行分析。并且对比3种基础形式–桩基础、筏板基础与条形基础的建筑结构在不同列车速度和隧道埋深工况下的振动反应规律。研究结论可为今后地铁工程沿线振动预测和评估提供指导。     

地铁上盖超高层结构竖向振动台模型试验——工程背景与模型验证研究

以广州某地铁上盖120m高超高层结构为研究对象,针对该项目存在上盖结构影响地铁隧道下沉问题和地铁振动影响住户舒适性的问题,对地铁运行引起的地表和地下15m深度的竖向振动源进行了实测,分析了地铁运行引起的该场地类别振源激励的频谱特征.针对上盖结构地铁运行激励,提出了桩周减振降阻层、桩顶基础底板下部设置减振褥垫层及其上部橡...     

桩顶与筏板多种连接构造方式工作性状对比试验研究

针对桩顶与筏板之间不同构造形式下的相互作用,对可压密土中刚性桩复合地基、常规桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础进行了现场模型试验,测量了筏板沉降、筏板内外不同深度地基土沉降、桩身轴力和桩间土反力,分析了不同荷载级别下筏板沉降、筏板内外不同深度地基土沉降、桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比分布规律。与刚性桩复合地基和常规桩筏基础相比,对于桩顶预留净空桩筏基础工作性状,研究发现在桩顶与筏板接触前,桩顶预留净空桩筏基础工作性状与刚性桩复合地基相似;桩顶与筏板接触后,其工作性状与常规桩筏基础相似。试验条件下,桩顶与筏板之间接触、设置褥垫层、预留净空(或可压缩垫块)不同连接方式可显著影响桩间土的压缩及桩土相对滑移,对上述三者来说,桩身下部桩、土相对滑移量(桩端刺入量)依次减小。     

桩筏结构在隧道基底岩溶处理中的应用及效果分析

以云桂线云南段站前六标东风隧道全线Ⅱ级风险隧道为例,首先对桩筏结构在隧道基底岩溶处理中的施工工艺进行了探讨,然后对处理过后的沉降变形和动力响应特征进行了分析。结果表明:进行桩筏结构施工后,沉降变形量和振动速度分别较无桩筏处理时降低约40%和68%,桩筏结构施工对于岩溶隧道基底可以起到抑制沉降变形、实现减振稳定的效果。相关施工经验和分析方法可为同类型基底岩溶处理提供借鉴。     

基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。     

锚杆静压桩在低净空条件下既有建筑地基加固中的应用

上海市区某13层建筑,无地下室,上部结构为短肢剪力墙体系,基础采用墙下预制混凝土管桩。该项目正式投入使用前在其背后大量堆土,导致建筑产生了较大的整体水平变形。为消除安全隐患,采用锚杆静压桩进行地基加固。加固钢管桩的桩长、单桩承载力、桩数都与原有桩基相同。在原基础梁之间的房间区格内设置700 mm厚筏板,新增的钢管桩布置于筏板下,通过筏板实现对上部结构的支承作用,筏板也同时作为静压桩施工的反力结构。为确保荷载传递的可靠性,提出了钢管桩与筏板,以及筏板与原基础梁之间的连接做法。另外,由于结构底层净空受限,通过改造,使得压桩设备可在低于2.5 m左右净空条件下完成钢管桩的压入施工。目前该建筑最大沉降10 mm左右,表明地基加固的作用是有效的。     

城市轨道交通环境中既有建筑室内振动隔振方法研究

城市轨道交通的振动对其周围环境造成振动污染,对该振动隔振方法研究很有必要。结合工程实际,对地铁上方一居民小区住宅楼进行振动数据采样,并将测得的地面加速度作为对该建筑物的激励。根据建筑物本身情况,选用隔振方案,进行隔振设计和分析。根据振动加速度级,利用国家有关标准规定,对该建筑物隔振效果进行评价。     

地铁振动造成大跨度人行天桥抖振的机理分析

对某钢结构大跨度人行天桥在地铁振动作用下的受迫抖振做现场实桥测试,利用频谱分析和有限元分析方法,对天桥上部结构进行模态参数分析.根据工程振动理论得出,由地铁振动诱发的地基振动优势频率与天桥上部结构低阶自振频率相近,由此引发结构共振效应,基础振动相对运动传递率过高是造成天桥梁体抖振的主要原因.     

地铁振动造成大跨度人行天桥抖振的机理分析

对某钢结构大跨度人行天桥在地铁振动作用下的受迫抖振做现场实桥测试,利用频谱分析和有限元分析方法,对天桥上部结构进行模态参数分析。根据工程振动理论得出,由地铁振动诱发的地基振动优势频率与天桥上部结构低阶自振频率相近,由此引发结构共振效应,基础振动相对运动传递率过高是造成天桥梁体抖振的主要原因。     

地铁振动在建筑物中的传播和砂垫层减振研究

结合位于上海地铁10号线正上方的某教学楼工程,建立土-结构相互作用的平面有限元模型,研究了砂垫层在地铁振动减振方面的效果以及振动在建筑中的传播规律,同时揭示了地铁振动和地震波的差异,指出地铁振动模拟时模型单元的划分应该考虑地铁振动优势频率的影响,得到了砂垫层地铁振动隔振效果不明显的结论。最后给出了工程实际采用的隔振措施及其他可以采用的隔振措施。     

振动流化床干燥机运转引起的楼面振动测试及分析

对振动流化床干燥机运转导致的楼面振动响应进行现场测试,得到了振动设备的扰力、频率、隔振支座的工作性能以及楼面强迫振动响应的规律。基于现场测试结果,利用ANSYS有限元软件对4种不同工况下楼面的强迫振动进行了仿真分析,得到梁板结构的振动和传递规律。结果表明:楼面振动响应在布置振动设备的框架区格内较大,框架梁上测点的振动响应明显小于次梁;振动响应沿楼面纵向测点迅速衰减,并可将多台振动设备的综合振动效应视为单台振动设备振动效应的线性叠加;强迫共振是引起楼面较大振动的内在原因。利用简化连续正交各向异性板模型和结构自振频率灵敏度分析技术快速地获得了结构刚度的最佳修改位置和修改量。最后,采用有限元模型,经试算提出了合理经济的楼板减振处理方案。     

大跨度楼盖竖向振动舒适度的设计

近些年,我国地铁建设日新月异,地铁附属开发逐渐成为一种新的开发模式。由于地铁的制约,其附属商业开发出现很多大跨度建筑。在使用中,人的活动引起楼板竖向振动的控制对于建筑物的正常使用状态,是一个十分关键的因素,楼板振动问题是一个人机工程学和结构工程学的交叉课题,人对楼板振动的反应与振动大小、人自身的活动状态、人的心理反应都有关系。但我国目前还没有相应的控制目标、计算方法及相应规范。美国钢结构协会(AISC),国际桥梁协会(IABSE),日本建筑协会都研究了人群活动引起的楼板振动计算及振动引起的舒适度问题,但由于各种国内外技术水平和经济实力的差异,这些方法在实际应用中存在很多问题。本文通过对一个具体工程,对大跨度建筑在使用状态下,楼盖竖向振动舒适度的设计方法进行研究,参考国外资料,提出一个实用的控制目标和计算方法,可以在大跨楼盖设计中进行推广。     

某悬挂钢结构平台振动检测及分析

采用多通道数据采集系统及信号处理技术,对某厂房内悬挂钢平台的不良振动进行动力检测及数据分析,给出钢平台在动荷载作用下的强迫振动响应和频谱特性,结合有限元分析后得出产生不良振动的原因主要是,钢平台产生了与机器干扰力频率相一致的受迫振动,并且从启动到正常运转这一过程中,干扰力频率经过结构的低阶自振频率,期间也会使结构产生大的振动响应。建议对平台进行加固处理,将连接处的胀锚螺栓换为化学锚栓,并采取适当的隔振措施,如采用弹簧垫吸收设备的振动能量。     

浮置板轨道系统振动对邻近建筑物的影响

以北京地铁浮置板轨道为研究背景,建立隧道一土体一建筑物二维有限元模型,考虑不同工况下该浮置板轨道系统的振动对邻近建筑物的影响,并对建筑物振级随参数变化的规律进行了分析,以期为研究地铁附近建筑物的减振提供指导。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。     

大跨排架结构自振周期影响因素分析

以单层厂房排架结构为研究对象,利用Hamilton原理和最小势能原理,分析了竖向荷载和基础埋深对大跨排架结构自振周期的影响,并给出抗震设计时自振周期的修正系数计算公式,为排架结构抗震设计研究提供了一定的理论依据。