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。     

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。     

桩筏基础相对刚度及合理板厚的确定

采用考虑相互作用的桩筏基础简化分析方法,提出了一种新的桩筏基础相对刚度表达式,分析了桩筏基础相对刚度对筏板沉降、内力、桩顶反力分布的影响,研究了相对刚度与筏板长宽比的关系,并从发挥桩的承载力角度出发提出了合理板厚确定的公式。最后,用两个实例验证了板厚公式的合理性与工程应用的可行性。     

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。     

可控刚度桩筏基础桩土共同作用的工程实践

端承型桩等支承刚度较大的桩基础,在正常工作荷载作用下,桩顶较小的竖向变形无法保证桩土共同作用的实现,这可能导致良好的天然地基承载力得不到充分利用,造成极大的浪费。介绍的典型工程成功解决了支承刚度较大的桩基础难以实现桩土共同作用的问题,同时还实现了桩筏基础的变刚度调平,通过对工程设计及数值分析过程的详细论述与描写,并将现场测试数据与分析结果进行对比分析,验证可控刚度桩筏基础应用于该项目的合理性与可靠性。数值分析及现场实测结果显示,本工程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63%的的荷载,桩基数量大幅度降低,减少了高能耗建材的使用和桩基施工对周边环境的影响,取得了显著的经济效益和社会效益。本工程可控刚度桩筏基础实施所取得的相关经验与成果可供类似工程借鉴与参考。     

可控刚度桩筏基础在某总部大楼应用分析

厦门某总部大楼建筑工程地质条件较好,为充分发挥基底土层较高的承载能力,该项目拟采用可控刚度桩筏基础方案。采用MIDAS数值模拟软件和盈建科计算软件对可控刚度桩筏基础方案的桩顶反力、地基土承载力和基础沉降3个方面进行了对比,验证了该方案的合理性和经济性。结果表明:可控刚度桩筏基础可以实现桩土共同作用,减少基础差异沉降。选取合适的调节器刚度,可使地基土承载力得到充分发挥,可控刚度桩筏基础取得良好受力性能的同时,实现了较好的经济效益,具有一定的优越性。     

中央电视台新主楼基础设计

中央电视台塔楼结构重心高、荷载大且自身基底荷载分布很不均匀,塔楼与裙楼相邻部位的荷载差异悬殊,基础设计难度非常大。基础采用了桩、土与结构底板协同作用的理念进行计算,实现桩位布置、桩基受力、筏板厚度与分布的合理设计。塔楼采用大直径钻孔灌注桩,通过桩端桩侧联合后注浆提高承载力减少变形,以两种桩端持力层的载荷试验为依据,减少桩长和造价并降低施工难度。采用非均匀的变刚度布桩和变厚度底板布置较好地满足了基础沉降、倾斜和受力的要求。通过在主楼与裙楼之间筏板设置铰接构造,减少主楼与裙房之间基础内力。通过对基础沉降系统的监测,了解了基础变形性状并验证了计算方法。     

桩筏基础优化设计的新思路

众所周知 ,桩筏基础的筏板对整个基础的性能有着重要的作用 ,但大多数桩筏基础设计中一直不考虑筏板或桩帽的有利影响。根据这样的习惯方法设计的桩筏基础 ,由于设置了过多的桩 ,其总沉降是非常小的。然而 ,从经济角度出发 ,考虑筏板的承载能力 ,将基础的平均沉降和差异沉降均控制在可接受的水平而进行基础设计 ,是十分可取的。根据广泛的参数研究结果 ,本文提出一种新的设计概念 ,即将桩仅设置在相对柔性的筏板的中部 ,使差异沉降最小。本文将由 Clancy提出的混合( Hybrid)方法用于所进行的分析中 ,研究表明 ,在筏板的中部占筏板面积 16 %～2 5 %的区域内 ,设置桩群 ,并使桩群的刚度近似等于无桩筏板的刚度 ,则桩筏基础的差异沉降即可忽略不计。桩群总的承载力大约为总荷载的 40 %～ 70 %,其与桩群面积比和土的泊松比有关。这一方法的有效性得到了由作者进行的离心模型试验结果的验证     

高层建筑桩筏基础优化设计的新思路

针对高层建筑基础中桩筏基础设计的重要性,介绍了减沉设计与变刚度调平设计两种桩筏基础设计方法,详细阐述了二者的设计原理、设计内容及步骤,在实际工程中取得了良好的经济效益。     

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。     

按正常使用极限状态确定桩筏基础中筏板厚度的方法

为克服传统确定桩筏筏厚方法的弊端,提出按两种极限状态计算筏厚的方法以及在正常 使用极限状态下影响筏厚的基本因素。在此基础上,提出了一种按正常使用极限状态确定筏厚的 简明算法。     

桩筏基础中筏板厚度确定的研究

为克服传统上确定桩筏基础筏板厚度方法的弊端,提出了先按正常使用极限状态确定筏板厚度,再按承载能力极限状态加以验算的方法,分析了这两种极限状态中,影响筏板厚度的基本因素,结合板的理论、桩筏基础和上部结构的共同工作、承台冲切破坏的空间桁架理论以及工程实践经验,给出了预估筏板厚度和冲切外力及冲切抗力的简明计算式,并附以算例以及其他确定筏板厚度的方法加以讨论,最后给出了合理确定筏板厚度的完整步骤。     

基于Mindlin解的转炉桩筏基础设计

以某炼钢厂房的桩筏基础设计为工程背景,采用Mindlin和Boussinesq弹性理论计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对转炉桩基础和厂房柱基础共同组成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方法有一定的优越性。通过分析计算结果总结变化规律,发现荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大。     

Reliability of corroded thin walled pipes repaired with composite overwrap

Current design codes provide two design methods: allowable stress/strain design and limit state design. Design in the current pipework composite repair codes is based on the allowable design method and only two safety factors are applied to the ultimate strain of the composite layer and to the yield stress of steel. On the other hand, safety factors are applied to each of the load and resistance parameters in the limit state design method. The limit state design method is probabilistic based in which the safety factors are calibrated based on a target reliability index. In this study, an investigation into the reliability of rehabilitated pipelines is conducted. The limit state function is defined based on ASME PCC-2, and reliability analysis is conducted using the AFOSM method. Results show that ASME PCC-2 generally provides adequate safety although the level of safety is not uniform for different percentages of corrosion. Comparing the achieved results and the ISO 2394 target reliability indices, some resistance factors are proposed.     

炼钢转炉桩筏基础优化设计及分析

以炼钢厂房的转炉桩筏基础设计为工程背景,采用Poulos解分析桩土刚度,厚板理论分析筏板,计算得到桩筏基础的总体沉降、差异沉降、桩顶反力、筏板内力等结果。在准确分析的前提下,对桩数、筏板厚度进行优化,板厚由3 m优化为2.3 m,同时减少6根桩,节省造价18.36%,且优化结果能够满足规范的要求。本工程转炉设备已安全投产,优化设计取得了良好经济效益。     

生态复合墙结构桩筏基础优化设计分析

为了研究生态复合墙结构在地基基础与结构相互作用时桩筏基础的优化设计方法,建立生态复合墙-剪力墙混合结构和纯剪力墙结构在相互作用条件下的数值计算模型,计算了结构及地基基础的内力及变形。结合计算结果,分析了相互作用对桩筏基础、地基的应力、应变等的分布规律的影响,并将两种结构计算结果对比分析,研究了筏板厚度、混凝土强度、桩长、桩径等因素的变化对上部结构、桩筏基础的应力、应变及桩顶反力、桩筏荷载分担比等的影响,为生态复合墙结构桩筏基础基于地基-基础-结构相互作用的优化设计提供了参考。     

振动波型对X形桩桩–筏复合地基动力响应影响的模型试验研究

基于大比例模型试验系统,开展砂土地基中现浇X形桩桩–筏复合地基的模型试验研究;分析正弦波与"M"波荷载作用下X形桩桩–筏复合地基的累计沉降、动位移幅值、动刚度、振动速度等的变化规律,初步揭示X形桩桩–筏复合地基动力响应机理。试验结果表明,桩筏复合地基的沉降s与荷载循环次数N的关系曲线可近似用对数函数描述;动位移幅值和动刚度与荷载形式和振幅有关。振动速度随深度增加而逐渐衰减,碎石垫层在振动速度向地基土传播过程中起到了良好的减震作用。研究成果为X形桩–筏复合地基的应用提供了参考依据。     

基于特尔菲–理想点法的隧道围岩分类研究

基于理想点法的基本原理,选取岩石单轴饱和抗压强度Rc、岩石质量指标RQD、岩体完整性系数Kv、结构面强度系数Kf、地下水渗水量ω作为评价指标,通过特尔菲科学方法确定其权重系数,建立隧道围岩分类模型,并利用广州抽水蓄能电站第1期工程围岩实测资料进行模型检验。结果表明:特尔菲–理想点法判别结果与实际围岩类别大致相同,且和人工神经网络判别结果、突变级数法判别结果基本符合,从而验证了特尔菲–理想点法用于围岩分类是可行的。最后,运用建立的特尔菲–理想点法围岩分类模型对浙江省诸永高速公路西华岭隧道围岩类别进行判别,经计算分析发现,所选洞段围岩判定结果与设计围岩类别相吻合,进一步证明了该方法用于隧道围岩分类的合理性和有效性。这一方法在西华岭隧道中的成功应用,不仅可以为该隧道设计、施工提供参考,同时对以后同类隧道工程围岩分类有一定的参考价值。     

桩-承台基础相对刚度试验研究

制作了3个九桩承台和1个十六桩承台,采用不同刚度垫块模拟桩刚度的变化,研究了不同承台厚度和桩支撑刚度对承台刚度及其桩顶反力分布的影响。考虑了桩与承台的相互作用,在对试验结果分析的基础上提出了一种新的桩–承台相对刚度表达式。与现有桩筏(箱)基础刚度计算公式进行对比分析,表明按本文推荐公式计算桩-承台相对刚度和桩基承台的刚柔性特征表现出很好的一致性,解决了现有桩筏基础刚度判定公式对刚度较大的桩判别较差的问题,由本文公式可计算出满足刚性条件下所需承台板厚度。     

高层建筑桩筏基础筏板内力的现场实测与分析

筏板设计参数选择是高层建筑桩筏基础优化设计中的一个难题 ,为了解筏板的实际受力状况 ,对黄土地区某高层建筑———陕西省邮政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行了原位测试 ,分析了筏板从开始浇注混凝土至结构封顶应力变化的全过程 ,得到了筏板中轴线上的应力分布、沉降分布及桩顶反力和土反力的分布 ,为筏板优化设计提供了资料。