位移调节器用于端承型桩筏基础的模型试验研究

位移调节器是用于调节物体支承接触点之间位移的特殊装置,可用来保证端承型桩筏基础桩–土的变形协调和共同作用。为研究端承型桩筏基础中位移调节器的设置对桩–土–筏相互作用的影响,进行了位移调节器设置前后端承型桩筏基础的室内模型对比试验。试验测量了桩身轴力、筏板沉降及桩间土反力,分析了不同荷载级别下端承型桩筏基础的荷载传递规律、整体沉降与差异沉降分布特征以及桩土荷载分担比等内容,结果表明：与常规端承型桩筏基础相比,位移调节器的设置改变了桩筏基础的荷载传递规律,顺利实现了桩土的共同作用,同时适当支承刚度的调节器可优先且充分地发挥筏底土体承载能力,优化桩土荷载分担比。结论可为进一步理论研究提供试验依据。     

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。     

复合地基调平前后在水平力及偏心荷载下性状分析

采用MIDAS-GTS有限元软件,模拟了复合地基的6种模型。首先保证刚性桩总体积相同,在竖向均布荷载下,通过调整群桩桩长使其基础整体受力均匀后调平基础,对比模型的4种调平方案,选出最佳的调平模型;然后采用群桩的最佳调平模型在筏板上进行水平力及偏心荷载下的等效受力计算,同时采用基础调平前(等刚度布桩)的计算模型在水平力及偏心荷载下进行受力计算;最后对基础调平前后的差异沉降、弯矩大小与群桩的轴力、弯矩进行了对比分析,得出刚性桩复合地基变刚度调平前后筏板与群桩的受力变化规律,为优化复合地基变刚度桩的研究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.     

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。     

桩基变刚度调平设计的实施方法研究

针对高层建筑桩–箱、桩–筏基础反力、变形的实测结果显示,按常规理念设计的桩–箱、桩–筏基础有两点不足:一是碟形差异沉降引起上部结构较大次生应力;二是马鞍形的反力分布导致基础筏板内力增大。通过大比例尺模型试验结果分析,提出了以调整桩土支承刚度分布为主线,根据荷载、地质特征和上部结构布局,考虑相互作用效应,采取增强与弱化结合、减沉与增沉结合、局部平衡、整体协调,实现差异沉降、承台(基础)内力和资源消耗的最小化。对于变刚度调平设计,进行上部结构–基础–地基(桩土)共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋,结合工程实例对变刚度调平设计中的具体强化指数和弱化指数的取值进行分析说明。     

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。     

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。     

地震荷载下刚性桩复合地基变刚度调平前后的性状分析

基于ABAQUS有限元软件模拟分析,通过模拟土的动力本构模型,选取合理的人工边界,建立了2种刚性桩复合地基与上部结构相互作用体系有限元动力分析模型,采用时程分析法对刚性桩复合地基调平前后进行地震响应分析。结果表明,调平后刚性桩复合地基对相互作用体系中上部结构的动力反应明显要比调平前时动力反应小;调平后的筏板基础在地震荷载载作用下,筏板较调平前的弯矩更小,差异沉降也更小;调平后刚性桩复合地基中,在地震荷载下长桩的最大弯矩和水平位移远大于短桩,长桩在变刚度处弯矩较大,容易发生断桩。通过对比指出,调平后刚性桩复合地基在同等经济条件下抗震性能优于调平前。     

高层建筑桩基变刚度调平优化分析

我国经济的大力发展使得高层建筑的工程量正在逐年加大,但是,我国高层建筑当中很大部分的上部结构为框剪、框筒结构,其刚度相对较弱、荷载不均,整个高层建筑的基础多采用桩筏、桩箱的类型进行基础施工,建成后很容易出现碟形沉降,而高层建筑的桩基变刚度调平优化是一种非常有效的基础优化形式,现阶段传统设计多采用均匀布桩的方式,这种情况下碟形差异沉降较为明显,容易引发上部结构出现开裂,影响正常使用。针对这种情况的存在,通过调整桩基的布置情况,减小筏板的内力,使其趋向最小化。现阶段我国的变刚度群桩试验相关监测,对已经有的工程沉降很少有偏长期性的观测,此部分群桩的变刚度调平可以通过一系列技术处理进行,调整各分部的相对刚度,优化沉降等值线,以便提高经济效益。本文就高层建筑桩基变刚度调平优化进行分析。     

设置变形调节装置桩筏基础设计方法及工程实践

设置变形调节装置桩筏基础通过调节装置实现对桩土支承刚度的调整与优化,使其可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。作为一种新的桩筏基础形式,工程实践表明设置变形调节装置桩筏基础可取得显著的经济效益和社会效益。为推动其进一步应用与发展,形成成套设计理论与方法,本文详细介绍了变形调节装置桩筏基础的设计过程,并通过一工程实例对其设计方法进一步进行了分析,供广大工程技术人员参考。     

桩土变形调节装置的研制与应用

桩土的支承刚度通常存在数量级上的差异,因此实现桩土共同作用的关键是保证桩土的变形协调,对于摩擦桩可通过"塑性支承桩"的概念来实现,对于端承桩则需通过专门的变形调节装置来实现。对该装置进行了研究,研制成功的变形调节装置具有根据荷载自动调节自身变形的特点,并且支承刚度和变形调节范围均可事先人为设定。工程实践表明,研制的变形调节装置成功实现了端承桩的桩土共同作用,取得了显著的经济效益,该研究是正确、合理的,其工程实践也是成功的。     

自适应调节下广义复合基础设计方法与工程实践

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、基础板厚与配筋增加的根源,因此,保证筏板的零差异沉降是建筑物结构体系保持最优状态的根本措施,而实现这一措施最有效的方法就是合理布置与调整地基与桩基的支承刚度。另外,端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力仍然是桩土共同作用理论应用的一大难题。为此,专门研制了置于桩顶的变形调节器,并报导了它的构造和工作特性,通过它对桩土支承体系支承刚度进行人为干预下的自适应调节,提出了广义复合基础的设计方法。一项工程实践表明:本方法不仅成功解决了上述问题,而且取得了良好的经济效益。     

岩溶地区端承桩复合桩基的工程实践

岩溶地区高层建筑基础若采用常规桩基,需进行一桩一探的施工勘探,不仅造价高工期长,而且成桩质量难以保证。本文介绍某工程天然地基虽具有较高的承载力,但仍无法满足高层建筑基础沉降量与软弱下卧层承载力的要求。本文提出端承桩复合桩基的方法,通过在桩顶设置变形调节装置,协调桩、土变形差,实现端承型桩的桩土共同作用,使天然地基承担大部分的上部结构荷载,不足部分由引入的少量桩基来承担。本文详细介绍了端承桩复合桩基的设计方法,并采用数值计算的方法对不同组别的复合桩基深入分析,结果显示,若刚度按实际计算值控制,端承桩复合桩基各项测试指标与设计值较为吻合,该工程目前已进入上部结构施工阶段。本工程采用端承桩复合桩基的设计方法可取得显著的经济效益,本案例可供同类工程借鉴。     

设置变形调节装置桩筏基础工作机理及应用领域

常规桩筏基础在不断推进的工程实践中面临新的困难。为迎接新的挑战,笔者等在厦门地区对设置变形调节装置桩筏基础进行了工程试点应用,取得了显著的经济效益和社会效益。本文在详细介绍设置变形调节装置桩筏基础工作机理的基础上,重点对其应用领域进行了阐述。结果表明:和常规桩筏基础相比,设置变形调节装置桩筏基础通过调节器的设置,实现了桩基支承刚度的人为干预和按需调节。设置变形调节装置桩筏基础主要可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。     

端承桩复合桩基及其设计方法

对于采用端承桩(或摩擦端承桩)的桩基础,由于基桩沉降很小,即使加大桩距也很难发挥桩间土的承载作用,因此上部结构荷载几乎全部由桩来承担,桩间土即便有很大的承载力也无法参与工作,从而造成很大的浪费。通过采用专门研制的桩顶变形调节装置,来协调端承桩与桩间土之间的变形,从而实现端承桩与桩间土的共同作用;并对使用端承桩同时考虑地基土承载力,特别是以地基土承载为主,辅以少量端承桩的端承桩复合桩基,提出设计方法。该方法经工程实践验证是合理的,具有良好的应用前景。     

考虑桩身非线性压缩的单桩沉降解析算法

桩顶沉降是桩基的主要控制参数。均质土和成层土中单桩桩顶沉降由桩端力引起的沉降、桩侧阻力引起的沉降和桩身压缩引起的沉降三部分组成。针对摩擦桩桩身压缩引起沉降的现有算法没有考虑到其非线性压缩,基于剪切位移法,考虑桩身非线性压缩,从理论上推导它的计算方法,进而得到单桩的沉降。经过对工程实例的计算与实测对比分析,证明了该方法具有较高的精度和可靠性,同时表明,桩身压缩引起的沉降占总沉降较大时,应考虑桩身的非线性压缩。最后对影响单桩沉降的因素进行分析,结果表明桩侧土破坏比、抗剪强度是影响单桩沉降的主要因素。     

考虑桩侧土体非线性的静荷载作用下的单桩沉降时间效应研究

 采用双曲线模型模拟桩侧土体的非线性,研究成层地基中静荷载作用下单桩沉降的时间效应,以及沉降稳定之后的桩身侧摩阻力和桩身轴力的分布情况。首先,将桩身自上而下划分为有限个单元段,采用基于行波分解的波动分析程序,推导出静荷载作用下任意时刻桩身任意位置处的位移方程;然后采用参数分析的方法,分析桩–土参数对单桩沉降性状的影响;最后模拟基桩静载荷试验的s-lgt曲线和q-s曲线,并与实测数据进行对比。结果表明：静荷载作用下单桩沉降的时间效应十分明显,建立的模型能够较好地模拟单桩在静荷载作用下的沉降性状。     

沉降控制复合桩基设计时单桩承载力取值讨论

沉降控制复合桩基是一种经济有效的基础形式。在设计沉降控制复合桩基时，根据单桩的截面尺寸和要控制的目标沉降确定单桩桩极限承载力，有效计算沉降控制复合桩基的沉降。