变刚度调平布桩模式下筏底地基土承载性状研究

针对桩基变刚度调平设计方法进行了现场大型模型试验和具体工程实测跟踪分析,测量了变刚度调平布桩模式下筏底地基土反力,对比模型试验和工程实测结果分析了不同荷载级别下桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比规律。按变刚度调平原则进行设计的桩筏基础,主楼荷载向两侧裙房传递的范围约为裙房1.25跨左右,荷载扩散强度随裙房层数增多而增大。筏板边缘与中心点处土反力比值在1.89~1.23之间。相当于工作荷载时,筏板下地基土约分担总荷载的37.5%,并随荷载增大而提高。这说明变刚度调平设计将核心筒外围设计为复合桩基既合理又能有效地发挥桩和承台的承载作用,减小用桩量,还可最大限度减小差异沉降。     

变刚度调平、灌注桩后注浆技术在广奇财富中心二期工程的应用

对于采用框架-核心筒、框架-剪力墙结构的高层建筑以及主裙连体的大底盘基础设计,控制主楼与裙房之间、内筒(或剪力墙)与框架柱之间的差异沉降是地基基础设计的关键,《建筑桩基技术规范》(JGJ 94—2008)的变刚度调平设计、灌注桩后注浆技术为这类问题提供了很好的解决方案。介绍了广奇财富中心二期工程的地基基础设计。桩基设计强化竖向刚度大、竖向荷载集中的主楼内部剪力墙区域,强化指数为1.21,弱化荷载分散的框架柱区域,弱化指数为0.91。主楼的框架柱区域按复合桩基考虑,主楼以外的裙房区域采用天然地基。采用灌注桩后注浆技术使单桩承载力提高约80%。单桩静载试验显示,最大试验荷载下各试桩桩顶沉降很小且数值接近。沉降实测结果表明,建筑物基础总沉降、差异沉降远小于相关规范的变形允许值。变刚度调平设计、灌注桩后注浆技术为工程节约了可观的工程费用,经济效益显著。     

偏心拔压荷载下桩筏基础设计

以工程实例说明了大偏心拉压荷载作用下,桩筏基础设计的基本要点和方法,通过应用变刚度调平布桩和桩基后压浆技术,使所有工况下的荷载中心与反力中心的间距均满足规范要求,从而在技术合理结构安全的前提下降低桩筏基础工程量,达到优化设计目的.     

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。     

上部结构刚度对桩基承台加防水板的影响

基于弹性理论和变形协调关系推导了桩基承台加防水板时的桩土应力估算公式,采用ABAQUS建立了上部结构-桩基承台加防水板-地基共同作用模型和仅考虑桩基承台加防水板-地基共同作用模型,对比分析了上部结构刚度对地基反力、桩顶反力、基础底板内力与变形的影响,计算了不同位置处桩顶实际反力与设计反力的比值。利用"生死单元"技术模拟施工过程,研究了荷载分配比、单位荷载差异沉降、底板弯矩等随施工层数的变化规律。结果表明:荷载分配与桩-土刚度比、持力层硬度、柱距、防水板厚度等因素有关;防水板底土能承担20%左右的上部结构荷载,考虑上部结构刚度后板底反力分布更加均匀,防水板的"架越作用"不明显,角桩和边桩增荷而中部桩卸荷,基础底板差异沉降显著减小,承台最大弯矩截面由墙边处变为跨中处;逐层施工中桩分担的荷载逐渐增加,而防水板底土和承台底土分担的荷载逐渐减小,并且这种增加或减小的趋势逐渐减缓;上部结构刚度约束基础差异沉降的能力是有限的,考虑逐层施工后承台最大弯矩增加,防水板柱下板带最大弯矩减小,跨中板带弯矩始终很小且几乎无变化。     

桩基变刚度调平前后在水平力及偏心荷载下的性状分析

基于有限元软件模拟分析,选取6种模型,在群桩总体积相同的条件下对比分析了桩基在竖向均布荷载作用下不同的布桩方式下筏板差异沉降、水平力及竖向偏心荷载作用下调平前与调平后筏板差异沉降、筏板在调平前与调平后的弯矩、桩在调平前与调平后的轴力与弯矩,得出桩基调平前后筏板与桩的受力变化规律,为理论分析变刚度桩的工作性状提供了参考。     

桩基变刚度调平前后在水平力及偏心荷载下的性状分析

基于有限元软件模拟分析,选取6种模型,在群桩总体积相同的条件下对比分析了桩基在竖向均布荷载作用下不同的布桩方式下筏板差异沉降、水平力及竖向偏心荷载作用下调平前与调平后筏板差异沉降、筏板在调平前与调平后的弯矩、桩在调平前与调平后的轴力与弯矩,得出桩基调平前后筏板与桩的受力变化规律,为理论分析变刚度桩的工作性状提供了参考.     

复合地基变刚度调平设计研究

基于数值模拟,对比分析了6种变刚度复合地基模型的不均匀沉降、桩顶反力、土反力、筏板内力;比较了变桩长、变桩径和变桩间距等方法实现复合地基变刚度调平的效果,并进行优化布桩分析.研究表明:基础差异沉降随荷载的增加先增大后减小;变桩长、变桩距相结合的方案有利于改善筏板的内力状况,降低筏板的弯矩,减小不均匀沉降,为最理想的调平方案.     

上海中心桩筏基础优化计算分析

上海中心为我国已经建成的第一高楼,采用巨型柱劲性混凝土框架-核心筒体系,由于面积仅占20%核心筒基础集中承担了40%上部荷载,因此按照基础变刚度调平设计理念对该项目采用了长短桩基础,并采用了"超明星地基沉降及强度计算软件"进行优化计算分析,耦合自编Mindlin中厚板有限元程序进行变基床系数法迭代分析计算,结果表明迭代法计算较快收敛,长短桩变刚度理论的应用有效降低基础底板差异变形和内力,优化结果令人满意。     

苏州中心广场项目南区桩基设计与优化

苏州中心广场是一个大型商业综合体项目,由多幢超高层塔楼、裙楼及大底盘组成。在南区桩基设计中,参考周边项目桩基设计资料,结合本工程实际情况,对桩的类型和持力层进行了合理选择。试桩结果表明,采用后注浆既可提高钻孔灌注桩的成桩质量和单桩承载力特征值,又可减少基础沉降。采用桩基变刚度调平设计,即考虑上部结构形式、荷载和地层分布以及相互作用效应,通过调整桩径、桩长、桩距等改变桩基支承刚度分布,以控制建筑物的差异沉降。沉降实测数据表明,变刚度调平可有效减小塔楼与裙房及地下室之间的差异沉降。通过考虑最低水位和承台效应的有利作用及对上部荷载、桩配筋进行细化、优化等措施,可减少裙房及地下室的桩数和桩配筋,节约桩基造价约3 856.4万元。     

钢管混凝土高桩承台塔式起重机基础施工技术

以实际工程为例,介绍了钢管混凝土高桩承台塔式起重机基础的施工技术。从混凝土灌注桩的施工,钢管柱的制作,承台配筋,混凝土浇筑,钢管柱间的支撑布置等方面对施工工艺进行了阐述。工程实践表明,该塔式起重机基础刚度大,施工稳定性好,在整个塔式起重机使用过程中,未发生显著沉降。     

可控刚度桩筏基础桩土共同作用的工程实践

端承型桩等支承刚度较大的桩基础,在正常工作荷载作用下,桩顶较小的竖向变形无法保证桩土共同作用的实现,这可能导致良好的天然地基承载力得不到充分利用,造成极大的浪费。介绍的典型工程成功解决了支承刚度较大的桩基础难以实现桩土共同作用的问题,同时还实现了桩筏基础的变刚度调平,通过对工程设计及数值分析过程的详细论述与描写,并将现场测试数据与分析结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。数值分析及现场实测结果显示,本工程采用可控刚度桩筏基础后,建筑物总沉降和差异沉降均满足设计要求,地基土分担了上部结构63%的的荷载,桩基数量大幅度降低,减少了高能耗建材的使用和桩基施工对周边环境的影响,取得了显著的经济效益和社会效益。本工程可控刚度桩筏基础实施所取得的相关经验与成果可供类似工程借鉴与参考。     

逆作法复合桩基承载性能的室内模型试验

通过对单桩、两桩以及四桩的逆作法复合桩基室内模型试验,研究在极限荷载作用下逆作法复合桩基的荷载与沉降关系及桩、土荷载分担特性。试验结果表明:逆作法复合桩基的荷载-沉降曲线具有两个拐点,分别对应封桩结束并加下一级荷载时刻和基础破坏时刻;逆作法复合桩基封桩前的沉降量介于浅基础与复合地基的沉降量之间,桩不直接参与分担上部荷载,只起到改善土体刚度的作用;合理选择封桩时机可以控制桩、土的荷载分担比;封桩后基础总体刚度大幅度提高,基桩不但参与基础受力而且控制基础沉降;在基桩达到极限承载力之前,基桩分担了大部分复合桩基阶段的荷载,基础的沉降也得到了明显的控制;在基桩达到极限承载力之后,上部荷载又大部分由地基土承担。     

某大底盘超高层建筑基础设计

某超高层建筑高243 m,主体结构采用了框架-核心筒结构体系,基础选用桩筏基础形式。该工程主楼、裙房、纯地下室地下连为一体,形成大底盘主、裙地下连体建筑基础。为有效控制差异沉降,采用了变刚度调平设计、灌注桩后注浆和设置后浇带等有效措施。在简要介绍该工程结构特点的基础上,系统地阐述该工程基于结构布置、地质情况等因素综合考虑进行的基础设计,重点介绍变刚度调平设计的方法。     

黄土填方地基中微型钢管桩承载性状试验研究

目前对于黄土填方场地微型钢管桩桩基性能的研究非常匮乏。依托某实际加固纠偏工程,在黄土填方场地制作三根微型钢管桩试桩,在试桩桩身混凝土中布置混凝土应变计,进行现场单桩静载试验。实测结果研究表明:(1)在一些特定场合,尤其是在施工场地狭小,工程条件复杂的情况下,微型钢管桩可用于黄土填方场地较大荷载的建筑物基础纠偏加固中,并且在黄土填方场地具有较高的承载力。(2)黄土填方地基中微型钢管桩的Q–s曲线呈缓变型,当加载至最大荷载时,都没有出现明显向下的弯折段。(3)微型钢管桩在黄土填方场地其承载力介于材料破坏和失稳破坏之间,约为材料破坏的62%,是失稳破坏的1.76倍,桩身挠曲而产生过大沉降是导致试桩破坏的主要原因。(4)在黄土填方地基中确定30~40m长的微型钢管桩单桩竖向极限承载力时,建议将Q–s曲线和s–lgt曲线相结合,同时考虑桩顶沉降值,这样才较为合理。     

控制差异沉降的复合桩基优化设计方法

目前以变形为控制条件的复合桩基设计理论是桩筏基础研究中的热点问题,而人为合理的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制复合桩基差异沉降的有效手段之一。文章以复合桩基非线性设计理论为基础,从优化设计的角度出发,考虑上部结构、基础和地基的共同作用,讨论了设置变刚度垫层、改变桩长、桩径、桩距及布桩方式对基础差异沉降和内力的影响,并提出了复合桩基优化设计的发展方向。     

基于大比例静力模型试验的高强度桩复合地基加筋垫层分析

为研究高强度桩复合地基加筋垫层的作用机理与筋带拉力的计算方法,采用一套自制的桩土差异沉降控制装置,进行了4组不同桩帽尺寸的大比例静力模型试验。测试了各级荷载作用下的加筋垫层筋带拉力,分析了筋带拉力的大小及分布随荷载增加的变化规律。结果表明：随桩顶和桩间土沉降差增加,筋带拉力逐渐增大,筋带拉力最大值出现在桩顶位置;随着桩帽覆盖率增加,桩间土范围内筋带拉力缓慢减小,桩顶范围筋带拉力变化较大,先增大后减小。加筋垫层的破坏模式表现为桩帽边缘的筋带断裂。     

高速铁路桥桩在轴向循环荷载长期作用下的承载和变形特性试验研究

针对高速列车通过小跨度桥梁时列车活载对桥桩的影响分析来获得动力加载参数,进而对位于软粘土地层中的钻孔灌注桩进行了轴向循环荷载长期作用下的动力试验,测试和研究了循环荷载长期作用下桩的动位移幅值、桩顶沉降、桩身轴力、桩侧动摩阻力和单桩极限承载力等参数的发挥和变化情况。试验结果表明:列车循环荷载长期作用下,灌注桩的桩身轴力发生了局部调整,砂性土层的桩侧摩阻力具有增强效应,淤泥质粘性土的桩侧摩阻力具有退化效应;列车循环荷载对软土地区单桩的承载能力和桩基的工后沉降影响甚微,但会使单桩竖向刚度降低。     

塑料套管混凝土桩承载试验及沉降计算方法研究

塑料套管混凝土桩(TC桩)是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的,适用于软土地基处理工程中,具有承载力高、施工速度快和成桩质量可靠等优点。通过TC桩承载力的模型和现场试验,研究了TC桩的工作性状,并考虑到路堤柔性荷载下刚性桩复合地基桩土存在沉降差,分别采用Mindlin应力解计算塑料套管桩群在复合地基中产生的附加应力,采用Boussinesq解计算地基土荷载产生的附加应力,叠加塑料套管桩群桩和地基土产生的附加应力,采用分层总和法计算复合地基沉降量。研究结果表明:TC桩承载力具有明显的时效性,其不同间歇期的承载特性有显著差别;所建立的TC桩沉降计算方法的计算值与实测值相一致。     

基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究

为改善基坑工程中支护桩的受力特性,将传统的直立悬臂桩背向基坑倾斜一定角度,形成基坑支护倾斜悬臂桩,可以更好地承担水平荷载,减小水平位移和变形。通过模型试验的方法对基坑开挖过程中倾斜悬臂桩的桩顶水平位移、桩后土体沉降和桩身弯矩进行研究。试验共进行3种不同工况下的模拟,分析倾斜悬臂桩在不同倾角不同布桩方式下的受力特性。分析结果显示,同等条件下,倾斜悬臂桩较传统直立桩相比,可以有效减小桩底水平位移和桩后土体沉降;桩身弯矩会因基坑开挖深度的增大而增加,桩身的正弯矩峰值接近负弯矩峰值,斜桩的最大弯矩值显著小于直桩支护形式下的弯矩峰值。