平板式筏板基础的设计与计算

本文将平板式筏板基础用九节点厚、薄板通用的平板弯曲单元离散，编制了用于Ｗｉｎｋｌｅｒ地基上筏板基础内力计算的有限元计算程序，该程序在微机上可进行任意形状筏板基础的内力计算，并给出配筋值。数据输入方便，输出结果明了。算例表明，该程序使用方便，计算结果可靠。文中还对平板式片筏基础设计与计算中的几个问题进行了初步探讨，得到了一些对工程设计有意义的结论。     

刚性桩筏基础的竖向振动特性分析

基于三维地基薄层法基本解,得到层状地基中的土-土相互影响因子,结合能够充分考虑被动桩与土体的共同作用的群桩动力模型,建立刚性桩筏基础的动力分析方法。通过参数(桩间距s/d和激振频率f)探讨和与刚性高承台群桩的比较,得到匀质半空间和层状地基中常见刚性桩筏基础的阻抗和内力的变化规律:①桩间土体的存在会提高群桩基础阻抗,从而进一步降低群桩基础的动力响应;②荷载在桩土之间的分配关系(桩土分担比)不是常数,随桩间距和激振频率的变化而变化;③刚性筏板的存在并没有显著地改变群桩桩顶荷载分布规律。最后,分析上海虹桥交通枢纽工程桩筏基础的阻抗函数,并指出其动力响应与一般高承台群桩的差异,为工程设计提供参考。     

某筏板基础的质量分析与加固设计

对首层完工后停工多年的某大楼筏板基础质量进行检测分析,认为基础不均匀沉降和结构倾斜的原因是换填土层厚薄不均和压实度差,计算表明其建成后还会发生更大倾斜,故应采用锚杆静压桩进行基础加固。     

中高层密肋壁板结构-筏板-地基土相互作用分析

密肋壁板结构作为一种新型的结构体系,结合工程实例,利用有限元软件ANSYS,主要研究筏板基础与密肋壁板结构及地基土相互作用中的工作性状,提出了考虑结构-筏板-地基土相互作用的设计建议.     

筏板基础的计算研究与工程应用

应用地基与基础相互作用原理 ,研究了建筑结构中筏板基础的计算方法 ,在计算中考虑了上部结构刚度的影响、土的塑性和桩基础刚度的引入等内容 ,为工程应用研制了筏板基础计算程序TBSA F ,并已应用于高层建筑结构的地基基础工程设计中。文中对计算中的相关问题作了理论上的介绍     

桩筏基础的筏板内力计算方法与应用

桩筏基础是高层建筑中常用的基础形式之一,但现行规范对于桩筏基础的筏板内力计算尚未给出明确的计算公式,本文介绍3种桩筏基础的筏板内力计算方法,并结合工程实例对它们进行分析比较。     

桩筏基础–土动力相互作用的离心机模型试验研究

 通过开展离心机动力模型试验,深刻地揭示桩筏基础与土之间的动力相互作用将造成基础和土体运动的非一致性,土体的运动不能代表基础的运动,两者在加速度时程、反应谱特征、共振周期等方面均存在显著的差异,传统结构抗震设计中采用自由场土体的动力参数直接作为基础的动力参数是极不严格的;基础与土之间的动力相互作用将导致周围土体发生重塑软化,且基础附近的土体(近场)软化程度明显高于远场土体(自由场土体),加之土体自身的应变软化和强度降低的内在机制将共同导致土体的周期明显延长;然而,在地震作用下,桩筏基础几乎不发生软化,这与土体有着本质的区别;在相同条件下,基础的共振周期小于土体周期(近场和远场),远场土体(自由场土体)周期小于基础附近的土体周期(近场土体);土体的动力软化对结构的影响甚微。     

溶洞因素对筏板基础应力和沉降的影响

在岩溶地质条件下,通过三维整体建模,考虑上部结构与地基基础的相互作用,利用ANSYS有限元软件进行模拟分析,通过改变溶洞埋深、半径、形状及改变溶洞围岩的弹性模量、泊松比及厚度,得出溶洞因素对筏板基础应力、沉降的影响变化规律。     

筏板长宽比对桩筏基础沉降影响有限元分析

采用有限单元法分析法,建立土体剑桥模型,桩、筏八节点块单元模型,并结合分层总合法计算桩基沉降,分析筏板长宽比对桩筏基础沉降的影响规律,为桩筏基础的筏板设计提供参考。     

桩筏基础荷载分担问题研究

根据高层建筑桩筏基础荷载分担问题的大量现场测试结果，采用三种简化计算方法对两个典型工程进行计算分析对比，得出荷载分担的确存在，并提出了一些建议。     

桩筏基础的相互作用系数解法及参数分析

采用积分方程法推导出求解桩–桩、桩–土和土–土间相互作用系数所需要的第二类Fredholm积分方程,利用叠加原理对桩筏基础进行计算分析,通过与常规弹性理论方法计算结果的比较验证了本文方法的正确性。最后对桩筏基础的沉降、各桩以及土之间的荷载分担情况进行了一系列的参数分析。此方法可以用来分析大规模桩筏基础,具有较好的工程应用前景。     

梅花形布桩桩筏基础抗冲切性能研究

梅花形布桩是一种常见的布桩形式,具有相同基础面积下布桩较多的优点,但是在GB 50007—2012《建筑地基基础设计规范》及JGJ 94—2008《建筑桩基技术规范》中给出的冲切锥体范围是依据正交布桩的形式,对于梅花形布桩未做明确说明。本文中首先总结了各国规范对于桩筏基础冲切的计算规定,针对某超高层结构巨柱下厚度为5m的桩筏基础,研究了在梅花形布桩时的冲切锥体范围,并与ACI 318-14中规定的冲切锥体范围进行了对比。研究发现,冲切锥体底面呈六边形,且范围较小。为增强基础的抗冲切能力,根据冲切分析结果,在斜裂缝开展处增加了钢筋立柱,进一步分析表明,钢筋立柱能够有效限制斜裂缝的开展。     

桩筏基础相互作用非线性简化分析

提出一种桩筏基础相互作用的简化分析方法。对筏板和土体的接触面进行单元离散,在单桩弹塑性分析的基础上,分析了桩–桩、桩–土、土–土的相互作用关系。推导了桩土体系的刚度矩阵,得到刚性筏板群桩基础的竖向荷载沉降关系,桩的轴力沿深度的分布和桩、筏板各自分担的荷载。无需对桩和土体沿深度方向进行单元离散,简化了计算过程。由于考虑了土体的非均匀性和桩土相互作用的非线性特性,计算模型更好地反映了土体的实际性状。与有限元、边界元计算值以及实际工程实测值进行对比分析,验证了本文方法的正确性,并可应用于实际工程问题的分析。     

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。     

水平地震作用下考虑轴向力作用的桩间动力相互作用因子

在N.Markris和G.Gazetas工作的基础上,考虑水平地震作用下桩受轴向力作用,利用梁的动力微分方程,求解桩间动力相互作用因子的简化计算方法。通过分析表明,在轴向力作用较大的情况下,动力相互作用因子的影响较为明显。在对所得结果与前人工作结果比较的基础上,提出考虑轴向力作用时的影响因素,包括桩土之间的弹性模量之比、无量纲频率及桩距等。算例表明,这一方法具有更可靠的计算精度。     

大底盘基础结构荷载传递特征及基础设计控制要素

高层建筑大底盘基础结构的荷载、刚度分布不均匀,由差异变形引起的基础结构内力分析工况非常复杂,其内力和变形分析应通过上部结构、基础和地基共同作用分析得到。采用通过模型试验及工程测试结果验证的分析方法研究大底盘基础结构荷载传递特征;对基础结构底板的弯曲、剪切、冲切验算结果进行分析,提出大底盘基础结构设计的控制要素。研究表明：大底盘基础结构由于基础结构外挑,基础整体刚度减弱,使得基础沉降以及地基反力的分布形态与单体结构的有较大区别,应控制主体结构的整体挠度及主裙楼结构的沉降差;地基反力分布呈“盆形”,主体结构核心筒部位的基底反力小于主体结构的平均基底反力值;核心筒部位的结构荷载向主体结构边端柱转移;主裙楼结构相邻处的基础底板弯矩较大;满足冲、剪验算要求的无裙房与无附属建筑的单体建筑筏板基础刚度由核心筒部位的筏板冲、剪控制,而大底盘基础的核心筒、主体结构的外框柱部位的筏板刚度均应加以控制。     

考虑共同作用下的筏板基础厚度的设计方法研究

由于工程界中对于筏板基础缺少研究,不了解其具体的受力特性,在筏板基础设计方面缺乏成熟的设计理论和计算方法,筏板基础仍按常规筏基的设计方法进行设计,往往造成筏板过厚,使基础造价过高,产生很大的浪费。根据高层建筑上部结构、基础和地基共同作用的基本原理,提出一种筏板基础的计算方法,考虑了多种因素影响,比较符合基础的实际受力状况。本文研究了空间框架-筏板-地基共同作用时筏板基础的受力和变形性能,并利用有限元方法完成三维模型的数值分析。应用筏板基础的非线性分析方法,考察了影响筏板基础受力性能的混凝土强度等级、筏板基础厚度以及筏土刚度比等因素对筏板基础的受力特性的影响,通过数值计算,对筏板基础的优化设计进行了分析。通过这些结论对设计提出有利的建议,从理论上可以使筏基达到优化设计的目标,其直接结果可以使筏板减薄,降低基础造价。     

桩土共同作用理论的研究

对桩筏基础中的共同作用研究现状进行了介绍,并对桩土共同作用分析方法和以应力解为基础的分析方法进行了阐述,以反映桩筏基础中桩土共同作用的实际过程,从而得到更为精确和接近实际的位移及反力,为工程设计提供了更为准确的参考数据。     

Physical modeling of behaviors of cast-in-place concrete piled raft compared to free-standing pile group in sand

Similar to free-standing pile groups, piled raft foundations are conventionally designed in which the piles carry the total load of structure and the raft bearing capacity is not taken into account. Numerous studies indicated that this method is too conservative. Only when the pile cap is elevated from the ground level, the raft bearing contribution can be neglected. In a piled raft foundation, pile–soil–raft interaction is complicated. Although several numerical studies have been carried out to analyze the behaviors of piled raft foundations, very few experimental studies are reported in the literature. The available laboratory studies mainly focused on steel piles. The present study aims to compare the behaviors of piled raft foundations with free-standing pile groups in sand, using laboratory physical models. Cast-in-place concrete piles and concrete raft are used for the tests. The tests are conducted on single pile, single pile in pile group, unpiled raft, free-standing pile group and piled raft foundation. We examine the effects of the number of piles, the pile installation method and the interaction between different components of foundation. The results indicate that the ultimate bearing capacity of the piled raft foundation is considerably higher than that of the free-standing pile group with the same number of piles. With installation of the single pile in the group, the pile bearing capacity and stiffness increase. Installation of the piles beneath the raft decreases the bearing capacity of the raft. When the raft bearing capacity is not included in the design process, the allowable bearing capacity of the piled raft is underestimated by more than 200%. This deviation intensifies with increasing spacing of the piles.