带地下室高层筏基、桩筏及刚性桩复合地基软弱下卧层验算

带地下室的高层筏基、桩筏基础及筏基刚性桩复合地基,由于与纯地下室(或裙房地下室)相连,在进行基底地基承载力和软弱下卧层承载力验算时,需将纯地下室(或裙房)的荷载(基底反力标准值pk')折算成土层厚度de作为高层基础埋深对高层地基承载力进行深度修正。就高层周边各个区域的纯地下室(或裙房)的基底反力标准值pk'不同,或者有些边无纯地下室(或裙房)时,折算土层厚度de如何确定,软弱下卧层验算公式中筏基底面处土的自重压力值pc和软弱下卧层顶面处土的自重压力值pcz的起算地面标高如何确定等问题进行探讨和总结。     

不同地基土条件下管廊标准段底板受力数值分析

以某综合管廊标准段为例,采取基床系数法模拟了不同状态砂类土和不同岩土类别的地基土,通过对比分析表明不同状态砂类土对底板反力影响不大;对不同岩土类别的地基土,应根据建设场地实际岩土类别采用基床系数法计算,使结果更符合工程实际。     

半填半挖地基条件下综合管廊工作性状研究

为研究半填半挖地基条件下综合管廊工作性状,建立了综合管廊有限元模型并验证了其有效性,通过研究发现:综合管廊结构的顶板和底板内侧以受拉为主,左、右侧板内侧以受压为主,随地基刚度横向差异增大,地基刚度较小一侧的综合管廊右侧板上部受拉、下部受压,且变形持续增大;在不同地基刚度横向差异条件下,综合管廊结构的挠度变形不一,结构变...     

隔墙位置对综合管廊力学性能影响分析

在软土地基上兴建双舱矩形综合管廊,存在结构两侧不均匀沉降和应力集中的问题,文中基于广州大学城综合管廊工程,考虑综合管廊与周围土体的相互作用,利用有限元软件MIDAS/GTS分析隔墙位置对双舱矩形综合管廊力学性能的影响,研究表明:不同隔墙位置时综合管廊底板和顶板的竖向位移曲线基本一致,竖向位移最大值始终出现在小舱室边墙处;综合管廊结构两侧的沉降差异随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大;综合管廊顶板和底板上部的水平拉应力最大值分别出现在隔墙和大舱室底板中央附近,且均随隔墙距管廊中轴线距离的增大而增大。     

圆形结构下筏式基础变形反力分布规律试验研究

通过大型室内模型试验,指出圆形结构的荷载呈放射状传递到地基,当荷载与基础的相对挠曲呈线性关系时,柔性基础的基底反力、基础变形在结构外的2.5倍基础厚度范围内都是均匀分布的。柔性基础在破坏前的相对挠曲是逐渐增加的,而刚性基础在破坏时基础的相对挠曲突然增大。柔性基础的基底反力始终是中心点反力最大;刚性基础的中心点处基底反力小于周边基础反力。研究表明,基础变形、反力分布与基础和上部结构的刚度及形状有关,基础刚度越大,其调整基础变形、反力分布的能力越大。     

砂土地基上大宽高比扩展基础基底反力分布特性模型试验研究

砂性地基土上扩展基础基底反力分布复杂,且相关的模型试验研究较少。本文通过砂土地基上扩展基础大型室内模型试验,指出了大宽高比柔性扩展基础在轴压作用下,基底反力在加载过程中呈"中间大—边缘小"的分布模式;刚性扩展基础在低荷载等级的轴压作用下,基底反力分布较均匀,荷载增加,呈现明显的"边缘大—中间小"的分布模式。在偏心加载过程中,大宽高比柔性扩展基础基底反力,偏心加载的一侧偏小,另一侧呈线性分布;而刚性扩展基础基底反力,在偏心荷载较小时呈线性分布。     

梁板式基础与地基共同作用数值分析

以某3MW风力发电塔为例,运用ANSYS有限元分析软件建立梁板式预应力锚栓基础与地基的整体有限元模型,进行基础与地基共同作用分析。并以地基弹性模量为参数进行对比分析,得出:随地基弹性模量增大,基底反力向背风侧的底板内边缘集中,基底和塔筒底部不均匀沉降值减少,基础梁的主要受力钢筋最大拉应力也有所减少。     

高层建筑基础构造防水底板设计

结合近年来高层建筑常用的基础构造防水底板设计的工程实践,通过对这种基础的分析比较,研究了设计过程中有关地基承载力深度修正的计算取值、底板的抗浮设计、防水板反力确定原则及构件计算的建议方法。建议地基承载力深度修正的计算取值除考虑基础埋置深度外尚应考虑构造防水板承载力的影响,以避免由于其载力不足而导致基底以下土体剪切破坏的可能;抗浮设计水位的选取可根据基底持力层的透水性情况分别考虑上层滞水或承压水的影响;针对防水板反力的确定,在总结了国内常用技术规范对构造防水板底板反力计算要求的基础上,建议底板的反力可取上部结构竖向荷载的5%~15%加上地下水浮力进行结构分析;还对独立基础和桩基情况下防水板构件的计算进行了分析探讨并给出了相关建议,供设计参考。     

岩石地基上扩展基础基底反力分布的分析

扩展式基础的基底反力一般呈非线性分布。数值模拟的结果显示 ,岩石地基上的扩展式独立基础 ,其基底反力分布的非线性特征非常显著 ,并且其分布模式和变化规律与土质地基不同。基础高度 ,即基础与基岩的相对刚度是决定基底反力分布模式的主要因素 ,随着基础和基岩相对刚度从小到大的变化 ,基底反力分布模式从中部集中向接近均匀分布过渡 ,再向边缘集中发展。     

高层建筑整体基础基底反力的探讨

高层建筑整体基础的基底反力按地基、基础与上部结构共同工作求解是困难的。但基础与上部结构的综合刚度对可压缩的地基而言视为绝对刚性是可行的。刚性基础对基底反力分布的影响,相当于基础与上部结构对地基共同工作的影响。将建筑地基划分为若干等量的区格,在平均荷载作用下,按土力学熟习方法考虑地基中的压力扩散与地基的压缩沉降,再在设想的刚性基础强压下,迫使地基表面压缩到与整体基础底面等平,这样,地基各区格中点被压缩沉降量的倒数,即整体基础的基底反力分布系数。可作为确定基底反力实用方法之一。     

穿越软硬突变地层隧道纵向不均匀沉降分析

纵向穿越软硬突变地层的盾构隧道在外部施工因素影响下极易产生不均匀沉降,从而诱发管片环间错台、螺栓剪断和接缝渗漏水等病害。为进一步研究外部因素对其竖向位移的影响,基于Winkler弹性地基梁理论推导任意荷载作用下隧道竖向位移公式,结合Boussinesq解采用两段分析法分析地面堆载大小、尺寸以及隧道埋深对盾构隧道竖向位移规律的影响。以厦门地铁2号线某区间为工程实例,验证理论公式的合理性。研究结果表明：在地面堆载作用下,隧道竖向位移曲线多数服从正态曲线分布,且软土区盾构隧道竖向位移普遍大于硬土区;堆载长度对最大竖向位移的影响有限,当堆载长度超过一定界限时,最大竖向位移不再增大,但其范围会随之扩大;当堆载宽度超过一定限度时,竖向位移曲线基本不再发生变化;当埋深较浅时,软硬土交界处盾构隧道两侧竖向位移差异不大,随着埋深的增大,隧道最大竖向位移逐渐向软土区偏移。研究结果可为纵向穿越软硬突变土层地铁盾构隧道的设计提供参考依据。     

相对厚度变化下双层软黏土地基固结特性研究

采用改装的固结仪,针对吹填场区特有的双层软黏土地基,开展了固结特性试验研究,探讨了土层相对厚度变化对地基变形特性的影响规律。试验结果表明:单层软黏土的变形随试样厚度的增加而增大,双层软黏土的变形与试样厚度比呈明显的正相关关系;上层土厚度为2 cm的双层试样与高度为2 cm的单层试样,前者的稳定沉降大于后者,荷载等级较大时,双层试样的沉降曲线分离程度明显大于单层试样;随着厚度比的增大,厚度比变化对双层地基土体变形的影响逐渐减小;压缩指数随单层软黏土厚度的增大而增大,增大幅度不明显;相对于下层试样,上层试样对双层试样的沉降变形影响更大;随着上层压缩性大的土层厚度的增加,双层地基变形增大、固结速率减小。受土体结构性随固结应力变化的影响,不同厚度及厚度比试样,其沉降曲线随固结压力的增大呈“S”型变化。     

地铁荷载作用下地裂缝邻近土体受力数值分析

利用有限元分析法,对西安穿越地裂缝带的地铁隧道与土体在地铁荷载下的动力相互作用进行了三维模拟,分析了整体式隧道和分段式隧道两种情况下衬砌与土接触压力的分布规律和衬砌下部土中动应力的传递规律及影响范围,并将地铁列车荷载引起的动应力与初始静应力进行了比较,得出了地铁动荷载与重力荷载之间的强度差异。分析表明,列车从上盘往下盘运行过程中,在地裂缝附近,下盘拱底与土附加接触压力较正常值大,上盘则较正常值小,下盘拱顶与土附加接触拉应力较正常值大,上盘拱顶与土之间则产生附加接触压应力;土中竖向动应力从衬砌底传递至下部11 m过程迅速减小,动应力对此范围以外的土体影响较小;地裂缝附近分段式隧道条件下土中竖向动应力较大;就本次模拟工况而言,地铁动荷载产生的动应力比初始静应力要小很多,初始应力与动应力的最小倍数在60倍以上。     

黄土地层浸水湿陷对地铁隧道影响试验研究

黄土地层浸水湿陷对地铁隧道结构的影响是较为突出的岩土工程问题之一,为深入研究黄土层湿陷变形对隧道衬砌结构的影响机制,通过改进长安大学离心机浸水装置和监测设备,系统开展了浸水条件下湿陷性黄土层对地铁隧道结构影响的离心模型试验,试验结果表明:地铁隧道周边黄土浸水湿陷会导致土层重度增加,隧道拱顶土层内部拱效应因湿陷而消散,土层自重压力增加且完全由隧道结构承担,从而会导致隧道结构受力和变形不利,传统的深埋隧道结构设计理论需考虑湿陷条件下拱顶土压力的不利增长因素;地铁隧道基底下黄土地基的浸水湿陷会明显诱发隧道结构的附加作用应力,但一定厚度的非湿陷性黄土或有效处理过湿陷性黄土层抵御下伏土体湿陷变形的能力不容忽略,非湿陷土层厚度越大,对于抵御湿陷变形的能力越强;隧道基底土层不均匀浸水湿陷会导致隧道拱顶部呈现受拉状态,底部呈现受压状态,隧道拱顶所承受的附加应力更大,约为拱底附加压应力的3倍,隧道基底的自重湿陷变形对隧道顶部衬砌结构所造成的破坏更严重。     

既有桩基对盾构施工参数的影响研究

盾构隧道施工邻近桥梁桩基已成为目前研究的热点问题。针对盾构施工参数取值在工程中的应用价值,利用三维弹塑性有限元分析了桩基引起地层的竖向附加应力,反推出了Geedes式中的桩端阻力、桩侧阻力分担桩顶荷载的比例系数与桩长的数学表达式,并将Geedes竖向附加应力影响范围与Randolph提出的影响半径对比分析后,给出了桩基影响区域和非影响区域的界定半径;基于支护压力、注浆压力的理论取值范围及单位长度上土体损失量等于沉降槽面积的条件,利用三维弹塑性有限元进行计算分析,给出了支护压力、注浆压力在桩基非影响区域内的建议取值和土体损失的计算表达式;基于桩基非影响区域内盾构施工参数的建议取值及桩基对地层产生的附加应力,给出了桩基影响区域内盾构施工参数建议取值的数学表达式。研究结果表明:工作面的土压力阻力选取工作面静止土压力合力,注浆压力选取1.1倍的隧道埋深处水土压力时,对地层的扰动较小。     

带裙房高层建筑框-筏基础筏板厚度的探讨

本文利用高层建筑上部结构———基础———地基三者共同作用理论 ,从控制基础不均匀沉降角度出发 ,对中硬地层地区高层建筑主楼和裙房不设缝时基础筏板厚度进行了研究 ,得到了一些有益的结论     

加固厚度对软土地层大直径盾构隧道抗浮的影响

为研究软土地层隧道工程中软土地基的加固厚度对隧道上浮量的影响,以珠海市横琴杧洲隧道为依托,采用小应变硬化模型(HSS模型)作为软土本构模型,在PLAXIS 3D软件中建立了软土地层大直径盾构隧道的有限元模型,计算并对比了不同环形加固厚度下的隧道上浮量、河底土体位移和隧道周围土体的受扰动范围。结果表明:未对软土进行加固时,数值模拟得到的土体位移与二维理论推导的结果吻合较好; 软基地层预加固处理能使加固土体与隧道整体抗浮,有效抑制隧道局部的上浮变形; 软土加固厚度为0.10D(D为隧道外径)时,河底上浮量和隧道上浮量分别比未加固时减小了32.8%和36.4%,隧道上浮量和地层受扰动区域随加固厚度增加逐渐减小; 该工程中隧道环形加固厚度大于0.20D时,计算得到的管片上浮量控制在30 mm以内,河底最大上浮量控制在20 mm以内; 根据管片接头错台量和隧道上浮量的关系得到可控制管片接头偏差在5 mm以内,满足规范中管片拼装和验收时接头允许偏差量的要求。     

地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道影响的试验研究

为了探明地表超载对软、硬地层中既有盾构隧道的影响,通过隧道与地层相互作用的模型试验,对地表超载作用下隧道变形、土压力及土体沉降进行了量测。试验结果分析表明,相同的地表超载作用下,软土地层中的隧道横椭圆变形要大于硬土地层中的隧道横椭圆变形。当隧道穿越土层的土体压缩模量较小时,地表超载作用下隧道上覆土层表现为被动土拱土压力;当隧道穿越土层的土体压缩模量较大时则为主动土拱土压力。隧道竖向收敛变形与其穿越土层竖向压缩量之间的关系分析表明,隧道横断面变形刚度与穿越土层的土体压缩模量共同决定隧道上覆土层的沉降状态,从而决定了地表超载对既有盾构隧道的影响。研究成果定性地揭示了软土地区既有盾构隧道在地表超载作用下极易发生变形超限的机理。     

盾构隧道穿上软下硬地层掌子面顶推力优化研究

上软下硬复合地层是盾构施工中经常遇到的一类地质状况,在这种特殊地层条件下进行盾构施工有很多难点,结合深圳地铁7号线穿越上软下硬交界地层的工程实例,采用数值模拟的计算方法,对盾构隧道穿上软下硬复合地层(“由软入硬”及“由硬入软”)掌子面各分区内顶推力进行优化分析,结果表明:在盾构掘进穿越上软下硬地层的过程中,适当减小上部分区内千斤顶推力并增大下部分区顶推力的措施可以有效减小“由软入硬”段管片应力(S1减小2.76%~3.1%、S3减小3.39%~3.46%),并得出掌子面上中下分区内千斤顶推力的比例在8∶13∶18~10∶13∶16范围内较为合理。但这种调整盾构姿态的措施会使地表沉降出现增大趋势,而在实际工程中则可以适当增大土仓压力来抑制地表沉降的增大。     

各向异性岩体中不同接触衬砌隧洞的解析分析

通过复变函数方法建立分析了非圆形水工衬砌隧洞,在衬砌与围岩处于完全和光滑接触条件下的解析解,考虑了衬砌的支护滞后效应和洞内水压作用。研究了正交各向异性岩体中的马蹄形衬砌隧洞,在不同接触条件和洞内压力工况下,接触边界和衬砌自由边界上的应力和位移解。接触条件对衬砌接触边界的切向应力分布影响最显著,完全接触条件下两底脚的切向压应力最大,光滑接触条件下最小。岩体各向异性和倾斜结构面对衬砌中力学分量的非对称性影响在完全接触条件下明显。完全接触条件可高效发挥衬砌的支撑作用,光滑接触条件使岩体的自承能力充分体现。衬砌在两种接触条件下均承担了大部分由水压引起的张拉效应。