两阶段变刚度桩筏基础工作机理研究

本文利用ABAQUS有限元软件,对天然筏板基础、常规端承型桩筏基础以及两阶段变刚度桩筏基础三种基础形式进行模拟。通过对比分析桩土荷载分担比、桩侧摩阻力以及三种基础筏板下地基土的沉降,研究三种筏板基础的工作特性,探讨并总结两阶段变刚度桩筏基础的工作机理。分析结果显示,两阶段变刚度桩筏基础工作机理介于天然筏板基础与复合桩筏基础之间,具有较明显的两阶段受力特性,能够充分发挥地基土的承载力,有效提高桩与土的共同承载能力。     

土岩组合地基变刚度调平设计新方法

使用plaxis有限元软件对土岩组合地基上设置变形调节器的桩筏基础进行了三维模拟,分析其优化调平效果。结果表明：桩基及变形调节器联合变刚度设置可以显著减小基础的差异沉降,降低基础不均匀沉降导致的筏板内力,同时充分发挥了筏板下地基土的承载能力,实现了优化调平设计。     

可控刚度桩筏基础在不均匀地基中的应用研究

福建省厦门市某项目地基为典型的不均匀地基,经多次论证,基础形式拟采用可控刚度桩筏基础,通过桩顶设置不同刚度的变形调节装置调节桩基支承刚度,控制桩筏基础整体沉降差。数值分析结果显示,整块筏板呈典型"碟形"沉降,差异沉降仅1cm,总沉降量与差异沉降控制良好,避免建筑物出现倾斜。区域Ⅰ中地基土承载力得到充分发挥,桩顶反力均满足设计要求,表明本工程可控刚度桩筏基础设计方案合理可行。     

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.     

可控刚度桩筏基础变刚度调平的工程实践

基底下的地基土支承刚度不均匀导致的建筑基础差异沉降问题在中软土及土岩溶组合地区较为突出,因此,减少其差异沉降是高层建筑桩筏基础设计中的关键点。本文介绍的典型工程采用以天然地基为主、部分区域内采用桩顶设置刚度调节装置的人工挖孔桩的变刚度调平设计方法,在解决因地基土差异沉降过大引起的差异沉降问题的同时,还充分利用了良好的天然地基承载力,取得了良好的经济效益和社会效益。通过现场测试数据与结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。现场实测结果显示,本工程D区域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65%的荷载,充分发挥了地基土体承载力。设计思路及相关经验可供类似工程借鉴与参考。     

黄土地基超高层桩筏基础变刚度调平设计

西安飞机公司运营及研发设计中心为黄土地基上的大底盘超高层建筑,塔楼、裙房和地下室连为一体不设缝。针对工程土质地基、摩擦桩型、超高层带裙房等特点,桩筏基础设计时采用以控制沉降变形为目的、以共同工作分析为手段的变刚度调平设计方法,使反力与荷载分布相协调,有效地减小基础沉降差、降低筏板内力及上部结构次应力、减小筏板厚度及配筋;采用合理的基床刚度系数,使变形计算结果接近工程实际;钻孔灌注桩采用后注浆工艺,有利于提高单桩承载力及控制沉降。     

基于共同作用的桩筏基础分析及设计

以宏达国际酒店高层建筑桩筏基础为工程背景,采用Poulos位移解计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对桩筏体系的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果进行了计算.此法较现有的桩基设计规范中基于筏板绝对刚性假定的计算具有一定的优越性.通过分析计算结果总结变化规律,认为荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大.分析结果能够为高层桩筏基础工程的设计提供有益参考.     

超大主裙连体结构基础设计的变刚度调平

以苏州中心广场项目为例,阐述了桩基础变刚度调平在超长超宽主裙楼连体结构桩筏基础设计中的应用。考虑了土层分布以及上部结构刚度对地基和基础的影响;通过调整桩径、桩距、桩端持力层、各区域基础底板厚度等方式改变了基桩的支承刚度分布;在降低基础沉降差异、减少筏板开裂的同时,降低了工程造价。     

上部结构-筏板-地基相互作用的有限元分析

重点研究了空间框架-筏板-地基共同作用时上部框架及筏板基础的受力和变形性能,选用合适的三维空间计算模型,应用有限元仿真软件ANSYS程序对所建立的模型进行分析。设置不同刚度的三种地基模型,探讨其变化对上部框架及筏板基础的影响。计算结果表明：不同刚度的地基作用对上部框架及筏板的沉降差影响并不大,但是对筏板的沉降影响大,内部应力也将会发生重新分布。同时得出地基土应力变化特征,对结构设计的安全性及经济性提供依据。     

协同作用分析在大体量改扩建工程中的应用

沉降计算是地基基础工程中的三大难题之一,特别是大体量桩筏基础及桩基础等深基础与上部结构协同作用下的沉降计算。本文以规模较大、桩筏基础、相邻基础的影响较大、荷载分布严重不均匀、对基础变形控制要求十分严格的某改扩建工程为例,采用上部结构—地基—桩筏基础的协同作用分析方法对基础沉降和差异沉降进行了研究,采用变刚度调平设计方法对桩筏基础设计进行了优化。通过实测沉降数据和单桩压桩试验数据证明计算结果是符合实际的。     

可控刚度桩筏基础在岩溶地区的工程实践

在岩溶地区建筑物设计过程中,由于工程地质条件复杂,常采用摩擦桩与端承桩共同作用的桩筏基础形式,当建筑物层数较高,上部荷载的增大导致传统桩筏基础面临承载力不足和差异沉降过大等问题。以典型工程为例,介绍了可控刚度桩筏基础的设计方案,充分利用了地基土承载力。采用有限元建模的方法,从筏板沉降、筏板应力、桩顶反力等方面对传统桩筏基础和可控刚度桩筏基础设计方案进行了对比分析,验证了可控刚度桩筏基础用于该工程的优越性。本项目对同类工程有很好的借鉴作用。     

考虑相互作用的桩筏基础简化分析法

提出了一种考虑土 -桩 -筏相互作用的桩筏基础简化分析法。将群桩中每根桩的桩顶沉降分成桩身压缩和桩端沉降分别计算 ,桩身压缩由单桩静载荷试验或其他方法估算 ,桩端沉降根据分层总和法计算。将桩简化成弹簧作用在筏板下 ,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和相应的沉降获得。采用 16节点退化实体等参元对筏板进行有限元分析 ,获得筏板的沉降和内力等。本文方法桩的刚度计算相对简单 ,可以考虑成层地基、地基层厚不均匀等情况 ,沉降计算方法和土性参数确定基本上与“规范”法相同 ,板单元特别适合于平面形状不规则及变厚度的筏板分析。最后 ,将本文的计算结果和其他方法作了对比 ,并介绍了该方法的工程应用。     

变刚度复合地基处理的有限元分析

在评述现有相关研究成果的基础上 ,针对基底反力的分布特征 ,用弹塑性有限元方法分析变刚度复合地基处理方案对基础最大沉降、差异沉降、筏板弯矩等主要工程特性的影响。从经济性和尽量减小基础差异沉降的角度出发 ,提出地基变刚度调平处理的优化设计原则 ,对实际工程设计具有指导意义     

土-桩-筏共同作用的混合分析法

提出了一种土-桩-筏共同作用的混合分析法.将桩和桩间土简化为弹簧作用于筏板下,桩土相互作用系数基于Mindlin解和Boussinesq解,为避免桩端应力集中,在桩端面上进行应力积分,并引入修正参数来考虑桩挤开土的实际情况.筏板采用无剪切闭锁的四边形厚薄板通用单元进行有限元分析.根据桩土柔度系数得到桩土柔度矩阵,求逆后与筏板刚度矩阵耦合,形成土-桩-筏体系的刚度矩阵.桩的沉降计算和土层参数的确定与规范法一致,适用于成层地基上变桩长、变桩径情况,板单元适用于平面形状不规则的薄板及中厚板.通过计算Poulos提出的经典桩筏基础模型并与其它几种典型方法对比,表明该法合理、实用.     

考虑共同作用时基础厚度改变对基础沉降和内力的影响

利用有限元软件ANSYS14.0建立框架结构-桩筏基础-地基共同作用的整体有限元分析模型。通过改变筏板厚度研究考虑共同作用后筏板沉降和筏板内力变化规律。计算结果表明:随着筏板厚度增加,筏板最大沉降量、最大沉降量增量及整个基础的平均沉降量也随之增加;筏板差异沉降和差异沉降量增量随筏板厚度增加而减小。随着筏板厚度增加,筏板刚度随之增加,弯曲变形减弱,最大拉压应力也随之减小。     

高层筏板基础持力层软硬不均匀沉降的解决方案

高层建筑筏板基础设计中,控制沉降差是设计关键,由于基底持力层软硬不均,导致建筑物基础不均匀沉降较大,常规设计方法无法保证建筑物安全。以典型工程为例,该工程对筏板周边中风化夹层进行切断处理,削弱其地基刚度,并通过有限元模型模拟计算,后期沉降实测结果显示建筑物的不均匀沉降和总沉降量均较小,且与计算结果相符,验证通过钻孔切断硬夹层的方案能有效解决沉降差的问题,即经济又高效。     

在水平和竖向荷载作用下结构的共同作用分析

介绍在平面矩形单元和板单元的基础上编制考虑法向、切向地基反力的上部结构、基础和地基的共同作用分析程序。利用本程序分析了不同工况下筏板基础的沉降变形,得出了选取筏板厚度的经济适用方法。     

威海海悦大厦地基变刚度调平设计

介绍了威海海悦大厦的基础设计、基础计算、工程实测。在高层建筑基础设计中,通过调整地基和基础的刚度分布,可有效的协调和控制基础差异沉降。采用CFG桩复合地基时,根据地层分布特点采用变桩长是实现地基基础变刚度最科学有效、经济合理的途径。在基础设计中用复合地基方案代替桩筏基础方案,在复合地基布桩时采用地基变刚度调平理论进行优化布桩,采用PKPM软件中JCCD软件软件模块进行上下部结构共同作用分析计算并与实测结果进行对比,实测结果与计算值总体相近并偏小,计算结果偏安全。     

高新NEWORLD 3~#超高层办公楼桩筏基础设计

西安高新NEWORLD的3~#办公楼为8度区超B级高度的超高层结构,采用普通混凝土框架-核心筒结构体系,结构高度169.7m,建筑高度190.95m,其东西两侧与1跨3层的裙房连为一体,采用钻孔灌注桩桩筏基础。在基础设计中,采用变刚度调平设计对桩筏进行优化,通过不同桩径桩基成本控制比较,选择合理的布桩平面和筏板厚度,同时根据试桩结果优化桩长;对主楼采用钻孔灌注桩的桩基,裙房和纯地下室采用天然地基,根据外力特点和预期的差异沉降,选择裙房和纯地下室合理的筏板厚度;同时分析主楼灌注桩桩底、桩侧后注浆对桩基承载力的影响。为控制主楼与裙房的差异沉降,在主楼与裙房之间设置沉降后浇带。通过计算设置后浇带前后的差异沉降并加以对比分析,可以有效控制主楼自身及主楼与裙房的差异沉降,改善了筏板的内力并降低了上部结构的次内力,从而减少了桩基础工程量与筏板材料的消耗。     

变刚度桩筏基础变形特性试验研究

分别以天然地基筏板和4组变刚度桩筏基础模型对比试验为基础,分析基桩平面布置、几何尺寸与基础沉降的关系,从而为桩筏基础变刚度调平概念设计提供试验依据。试验研究表明：与上部结构共同作用的桩筏基础,总体上其沉降分布表现为中心区域沉降较大而边角位置沉降较小;筏下均匀布桩较之天然地基,基础沉降量的最大值大约减少70%;基础中心区域桩长增加1倍或者桩数增加1／3,沉降量的最大值约减少50%;上部结构与核心筒下局部加大基桩几何尺寸和适当增加桩数能够有效地减少沉降量的最大值以及沉降差,从而达到调平的效果;筏下布桩有助于减少基础周边的地表沉降,可使其影响局限于1／4基础宽度范围之内。图11表3参12