关于高层建筑桩筏基础设计

随着近年来城市经济的快速发展,高层及超高层建筑与日俱增,桩筏基础以其明显的优点被广泛用作高层建筑的基础结构,是高层建筑采用较多的一种基础形式。桩筏基础的优化设计首先是进行桩型的优选,桩型的合理设计是高层建筑桩筏基础桩型设计的重要部分。本文对高层建筑桩筏基础桩型设计进行了探讨。     

桩筏基础数值分析与优化设计研究

 在软土地区, 高层建筑尤其是超高层建筑多采用桩筏基础。由于对桩筏基础中桩2土2筏如何共同作用的认识不同, 导致桩筏基础设计的差异。在充分认清桩筏基础桩2土2筏共同作用的承载机理的基础上, 寻求经济合理安全的桩筏基础设计方法, 是一个具有理论和实践意义的课题。在比较全面地把握桩筏基础实验研究、桩筏基础数值分析和桩筏基础优化设计的历史与现状的基础上, 开展了这一课题的研究工作。内容包括桩筏基础三维弹塑性有限元程序的研制、桩筏基础承载性能的计算分析和桩筏基础优化设计的系统模拟法研究。采用有限元模拟桩筏基础高应变的近场区, 无限元模拟桩筏基础的远场区, 在结构与土体界面上引入接触面模型, 由此建立起桩筏基础三维有限元计算模型并编制计算程序。借助桩筏基础三维弹塑性有限元计算程序, 计算分析了桩筏基础承载性能, 重点考察了荷载水平、桩土模量比、承台厚度、桩长、桩径、桩距、桩不同布置方式等因素的影响, 得到了一些有益的结论。在桩筏基础实验结果与桩筏基础承载性能的计算分析结论的基础上, 提出了桩筏基础优化设计的系统模拟法。该方法与众不同之处在于: (1) 采用正交设计法优化模拟方案, 减少模拟输入的方案数目; (2) 应用定性模型与定量模型相结合的多目标决策技术, 确定桩筏基础优化设计的满意解。简单算例表明, 该方法简单可行。最后, 对所研究的工作进行总结, 并提出了有待进一步研究的问题。     

桩筏基础分析方法与优化设计对策

桩筏基础设计的关键在于确定桩筏的荷载分担比及桩对减小沉降的作用。对国内外有关桩筏基础设计方面的资料进行了分析,针对高层建筑常见的两种荷载形式,提出了在筏板中布置长桩,沿筏板边缘布置短桩的桩群布设方式。依据对桩筏基础设计参数的研究成果,给出桩筏基础优化步骤和算例的验证情况。     

基于差异沉降控制的油罐桩筏基础设计与分析

对桩筏基础的差异沉降产生机理和控制措施进行了分析 ,提出了调整单桩支承刚度的方法来控制桩筏基础的差异沉降。结合某油罐桩筏基础工程实例 ,通过实测资料和有限元的分析表明了本文提出的方法控制桩筏基础差异沉降的有效性     

饱和土中部分埋入桩基础的扭转振动特性研究

将桩上部基础视为刚性基础,并将桩分为土体之上的桩段1和完全埋入土体的桩段2,利用已有桩顶扭转阻抗的表达式,求得了基础无量纲转角的幅频响应,给出了桩土系统主要参数对桩基础振动特性的影响。     

用于调整差异沉降的预留净空桩筏基础模型试验研究

预留净空桩筏基础是一种新的利用桩土相互作用的形式,可用于调整建筑物筏板–桩–土相互作用和减少差异沉降。进行了砂土中常规桩筏基础和桩顶预留净空桩筏基础的模型试验研究。分析表明:在相同荷载作用下,在试验条件下,相对于常规桩筏基础来说,预留净空桩筏基础的实质作用在于可使桩间土压缩提前发生,显著提高桩间土分担荷载的比例,在可压密土中可强化桩土相互作用,桩端刺入量显著下降,使得桩土更趋于整体沉降。预留净空桩筏基础可有效利用土的承载力,减小桩顶应力过分集中,且对桩端阻力有显著的强化作用。     

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。     

基础刚度对刚性桩复合地基桩土荷载分担比的影响

结合甲醇储罐基础的现场试验,对不同基础刚度条件下的刚性桩复合地基桩、土承载力发挥系数和桩、土荷载分担比进行了研究。试验表明:基础刚度对桩、土承载力的发挥和荷载分担比具有显著的影响,在给定褥垫厚度、相同桩长、相同桩距条件下,基础刚度较大的桩承载力能充分发挥,柔性基础条件下桩间土承载力能充分发挥,桩承载力发挥很少。基础刚度较大的刚性桩复合地基的桩荷载分担比比柔性基础桩荷载分担比大,而柔性基础土荷载分担比比刚性基础土荷载分担比大。     

桩筏基础承载过程的安全度分析

利用桩筏基础系列模型试验数据,整理出桩与地基土荷载分担百分比与总荷载关系曲线,桩、地基土及桩筏整体安全系数与总荷载关系曲线。分析表明:桩间距不同,桩筏基础承载过程中桩与地基土荷载分担比不同,分担比的不同是承载主体不同的量化表现;桩筏基础承载过程中桩、地基土及桩筏基础整体安全系数是不一样的,桩筏基础整体安全系数更多的取决于承载主体的安全系数;建议了能够反映桩筏基础承载过程中桩与地基土各自承载状态及荷载分担的桩筏基础安全度计算式。     

全夯式扩底灌注桩在高层建筑基础中的应用

介绍了南昌地区某高层住宅基础采用全夯桩替代嵌岩桩的设计过程。与传统嵌岩桩相比,全夯桩具有施工工艺简单、施工速度快及工程造价低等优点。并对全夯桩进行了桩基检测及沉降观测,结果表明其桩身质量、桩基承载力及桩基沉降均满足规范要求,从而验证了全夯桩作为高层住宅基础的安全可靠性和经济合理性,拓宽了全夯桩在高层建筑基础中的应用范围。     

不同型式复合地基试验对比分析

基于相似理论,设计并完成了土工格室加筋垫层、砂井、散体材料桩、柔性桩等九组复合地基模型试验,并对其加固效果进行对比分析,分析结果表明：水平加筋垫层的设置可扩散上部荷载,提高复合地基承载力,土工格室的加强效果优于土工格栅;桩体复合地基须考虑群桩效应的影响,其承载能力明显好于加筋垫层复合地基;不同加载范围下桩和土体的承载能力发挥程度不同,单桩加载下桩体承载能力发挥较三桩、七桩加载时大,碎石桩桩顶桩土应力比>碎石桩+土工格栅>碎石桩+土工格室,而柔性桩+土工格室的桩顶桩土应力比>柔性桩+土工格栅>柔性桩;砂井和各种型式的碎石桩复合地基桩底桩土应力比在1左右,各种型式的柔性桩桩底桩土应力比较大,最大达24;软基浅部较深部孔隙水压力大、消散速度快;桩体复合地基孔隙水压力较土工格室复合地基和软土地基小,砂井和碎石桩复合地基的排水速度明显快于柔性桩复合地基。     

流变性软土地层桩基沉降位移的粘弹性解析方法

考虑流变性软土地层桩基工程特性,并通过构建桩底土体虚拟柱状结构模型,建立了由桩体变形和桩底沉降时效特性的桩基沉降位移计算模型及其理论解。研究了桩基承载模式及其随荷载的演变规律、对应承载模式条件下桩基沉降位移及其时效特性。结果表明:软土地层中桩基荷载通过桩周阻抗自上而下传递,桩基承载模式随荷载增大存在摩擦承载模式、摩擦与桩端共同承载模式及其随荷载与环境条件逐步演化的动态关系;当桩基处于摩擦承载模式时,桩基沉降位移等于桩体压缩瞬态弹性变形;当桩基承载模式处于摩擦与桩端共同承载状态时,桩基总位移为桩体变形和桩底土体沉降位移的叠加,受土体的流变特性影响,桩基总位移呈现显著的时效特性,且随荷载增大桩端承载效果以及桩基位移的时效性愈加显著。     

CFG桩复合地基承载变形特性的数值模拟研究

先对单桩复合地基与群桩复合地基的承载变形特性进行了比较,分析了沉降、桩身轴应力、土中附加应力和桩土应力比方面的差异,然后分析了桩间距、桩长、褥垫层厚度和桩端土性变化对群桩复合地基承载变形性状的影响.数值模拟结果表明:由于辟桩效应影响,单桩复合地基与群桩复合地基在承载变形特性方面差异较大;群桩复合地基中桩与桩间土是否形成...     

基坑开挖卸荷引起的公路桥梁桩基变形受力响应

采用两阶段分析法分析基坑开挖卸荷作用下公路桥梁的受力变形规律,首先基于明德林解析解,利用复合辛普森公式进行数值积分求解得出基坑侧壁卸荷与坑底卸荷同时作用下土体内桩体位置处的水平附加应力; 其次采用Kerr三参数地基模型建立公路桥梁桩基的挠曲微分方程,结合水平附加应力,利用有限差分数值计算方法得到桩基挠曲微分方程的数学解析矩阵表达式。利用所得计算公式对公路桥梁桩基附近有基坑开挖的工况进行计算,并通过与数值模拟计算结果的对比验证所提计算方法的有效性; 最后针对桩基轴向荷载大小、基坑与桩基距离及基坑三维尺寸进行了影响因素分析。结果表明:桩基轴向荷载的变化对桩基水平位移及桩身弯矩影响不明显; 随着桩基与基坑距离的加大,桩基水平位移及最大弯矩逐渐减小,并且在较大距离范围内桩基水平位移及弯矩变化愈发平缓; 开挖深度对桩基水平位移及弯矩的影响远大于开挖长度和开挖宽度,基坑开挖宽度对桩基的影响最小。     

长短桩桩基础与其它类型基础的比较分析

采用三维弹塑性有限元方法对全短桩、全长桩、长短桩复合地基和长短桩桩基础进行了比较分析。筏板分析采用弹性薄板理论,土体采用莫尔-库仑弹性-理想塑性模型,桩体采用线弹性模型,桩土之间接触面采用非线性弹簧模拟。针对不同基础类型,从沉降性状和桩顶荷载大小以及长短桩的桩身轴力分布规律方面进行了比较分析。得出长短桩桩基础的平均沉降小于全短桩基础和长短桩复合地基,但仍大于全长桩基础。长短桩桩基础中长桩的中性点位置比长短桩复合地基的要深一些,受到的负摩阻力稍大些。长短桩桩基础中短桩作用发挥要比长短桩复合地基的短桩充分,而且其长桩的最大桩身轴力相比也小。     

倾斜桩基与竖直桩基竖向承载特性比较研究

以厦深客运专线韩江特大桥潮安县段桩基选型工程为研究背景,通过室内静载模型试验,对承受竖向荷载时低承台倾斜桩基与竖直桩基的荷载-沉降曲线、桩体荷载分担比等工作特性进行了研究。结果表明:在荷载-沉降曲线特征方面,倾斜桩基较竖直桩基率先呈现非线性变化,承台顶部荷载达到8 kN之前倾斜桩基的沉降量小于竖直桩基的相应值,随上部荷载的增大倾斜桩基的沉降量逐渐大于竖直桩基的相应值;在桩体荷载分担量方面,竖直桩基和倾斜桩基的相应值都随上部荷载增大而逐渐增大;但在桩体荷载分担比方面,与竖直桩基单调增加不同,倾斜桩基呈现出先增大后减小的特征。受桩间距由上到下逐渐增大的影响,倾斜桩基承台下侧桩间土体的随深度遮拦作用逐渐减小,由此引发土体绕桩滑动作用的增强,从而造成中桩与桩间土体承载能力的不同发挥,成为引起2种不同类型桩基承载特性不同的主要原因。     

协力桩(筏)基础设计及施工问题的分析探讨

协力桩 (筏 )基础是疏桩基础的一种 ,它的特点是桩稀疏布置 ,因此和传统桩基相比较可大幅度降低基础工程的造价 ,是桩基发展的一种趋势。本文在明确了协力桩 (筏 )基础的概念后 ,详细分析介绍了它的类型、承载特点、设计方法等 ,并对逆作法施工在其中的应用也进行了探讨     

复合地基发展概况及其在高层建筑中的应用

近些年来复合地基技术在我国发展很快,应用复合地基技术具有良好的经济效益和社会效益。作者简要介绍复合地基技术发展概况和复合地基理论概要,并通过工程实例介绍复合地基在高层建筑中的应用。     

疏桩复合桩基在住宅工程中的应用

通过具体工程,比较了桩基设计方案和复合桩基设计方案的经济性,分析了基于桩土共同作用的复合桩基中单桩工作荷载接近极限值时基础的安全度,采用简化计算公式计算了复合桩基的最终沉降量,说明该方法经济、安全、可控,具有合理的工作机理.     

桥梁桩基施工技术探析

桥梁施工的基础是桩基施工,在桩基的施工过程中,容易出现塌孔、断桩等质量问题。本文通过对桥梁桩基施工工艺的介绍,总结了桩基施工各个环节的技术要点。