超深层岩溶地基上高层建筑桩筏基础性能研究

为了研究超深层岩溶地区高层建筑桩筏基础的整体工作性能,本文结合工程实例,采用现场监测和数值模拟的方法对无锡世贸中心主楼下超深层岩溶地基经灌浆处理后桩筏基础受力和变形进行研究。在桩端和筏板上布置相应的监测点,检测桩端应力,筏板内力,以及筏板沉降随上部结构刚度增加时的变化规律,同时,配合有限元模拟溶洞存在对整体结构桩筏基础的影响以及对比灌浆后桩端地基反力的变化。得到桩筏基础在上部结构和岩溶地基等共同作用下受力和变形等相关结论,对于岩溶地基桩筏基础的选型以及地基处理评价具有重要参考价值。     

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。     

CFG桩复合地基与钢筋混凝土筏板基础设计

对于高层建筑钢筋混凝土筏板基础设计,通常将弹性地基梁法的计算结果与简化的倒楼盖法计算结果相比较,采用综合取值的设计方法,其核心就是如何提高地基变形计算的精确性。通过对上部结构-筏板基础与地基的共同作用概念及机理的论述和探讨,并在已有实测结果统计分析的基础上,分别对高层建筑CFG桩复合地基和筏板基础的受力和变形原理进行分析,提出CFG桩复合地基与筏板基础设计时,按现有CFG桩复合地基变形计算理论并考虑上部结构-筏板基础-地基共同作用和土层厚度分布影响的CFG桩复合地基变形计算的改进方法。采用该改进方法对某实际工程的CFG桩复合地基变形进行了计算,其计算结果与该工程沉降观测值大小及其分布规律基本一致。     

超深层岩溶地基上桩筏基础选型及工作性状数值分析

结合无锡世贸中心项目,对超深层岩溶桩筏基础选型进行讨论,同时利用ABAQUS对岩溶基础上桩筏基础共同作用进行数值模拟分析,地基土采用弹塑性模型,上部结构与桩筏基础采用弹性模型,对三者在竖向荷载条件下的共同作用进行非线性分析,并结合现场实测数据对岩溶基础上超高层结构桩筏基础工作性状进行研究。分析表明:桩筏基础采用摩擦桩与溶洞灌浆相结合方法处理超深层岩溶地基具有可行性;筏板内力分布及沉降的数值分析结果与实测值相吻合;采用超长摩擦桩可减轻上部结构对深层溶洞的影响;筏板内力分布与上部结构和布桩方式有关。     

桩筏结构复合地基中筏板受力分析的理论计算模型与试验研究

由于缺乏刚性桩复合地基之上筏板受力的合理计算公式,目前中国高速铁路桩筏结构复合地基中筏板的设计计算仍采用简化算法,其计算结果的准确合理性尚不满足要求,为此拟对桩筏基础之上的筏板进行理论求解。选取桩筏结构中单桩作用的筏板区域作为求解单元,将该单元结构视为位于单桩和Winkler弹性地基共同支撑的四边滑支Reissner矩形中厚板,将Reissner矩形中厚板的基本方程导入Hamilton体系,利用辛几何中的分离变量及本征函数展开等方法,求出矩形中厚板弯曲问题的解析解,进而可求得复合地基上筏板的内力、挠度、桩顶反力和桩间土压力等设计值。最后将现场试验实测值与理论模型解析解的计算结果进行对比,结果采用文中理论模型计算得到的筏板弯矩、桩顶轴力及桩间土压应力等与现场实测结果吻合较好,表明在桩筏结构复合地基的筏板设计中,提出的理论模型是一种准确可靠的计算方法。     

桩间距对桩筏基础结构性能影响的模型试验研究

 为研究桩间距对桩筏基础结构性能的影响,设计并进行不同桩间距的桩筏基础系列模型试验。结果表明,设置不同的桩间距可调配群桩基础中桩与筏板的分担作用,调整桩筏基础的受力性能。常规桩距桩筏基础以桩为承载主体,地基土的荷载分担次之;当桩间距大于6倍桩径后,桩较早进入塑性支承状态,地基土分担荷载能力增强,桩与筏板荷载分担的主次作用发生转换,筏板逐渐转换为基础的承载主体。随着桩间距增大,筏板内力分布由整体弯曲过渡到以局部弯曲为主。桩筏基础桩顶荷载分布规律受桩间距的影响,随着桩间距增大,桩顶荷载由角桩最大逐渐转化为中间桩最大。建议桩筏基础设计方法应考虑桩间距设置对筏板与桩土体系相对刚度、筏板内力和桩顶荷载不均匀特征的影响。     

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。     

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。     

超高层筒中筒结构桩筏基础共同作用现场实测与数值分析

通过对陕西省邮政电信网管中心大楼桩筏基础的沉降观测及反力的部分现场实测结果的分析,利用大型有限元软件ANSYS ,地基土采用弹塑性本构关系,筏板采用中厚板理论,建立了超高层筒中筒结构、桩筏基础和地基土的三维有限元模型,进行了三者在竖向荷载作用下共同作用的非线性数值分析,对黄土地区超高层建筑桩筏基础的沉降、受力和桩土分担比进行了探讨。分析表明:基础沉降、桩土荷载分担比等实测结果与数值分析吻合较好,在黄土地区建设超高层建筑采用超长灌注桩对于减小基础沉降有显著效果;筒体结构对基础刚度贡献的影响范围约为8层;筏板内力分布复杂,与上部结构形式和布桩方式等因素密切相关,且筏板悬挑端部弯矩很大。     

桩筏基础与地基共同作用的半解析半数值分析法

将群桩筏板基础离散成桩和弹性板,桩筏基础与地基的共同作用转化为桩、弹性板与地基之间的力与位移协调分析。对不同的地基模型求解相应的地基柔度系数,同时将桩作为弹性杆件求解其柔度系数,并将筏板视为地基上的四边自由矩形板,求出其在地基反力、桩顶反力和外荷载以及简支边广义位移共同作用下的位移,最后通过力和位移协调建立桩、筏、地基之间的共同作用方程并求解。算例对比表明半解析半数值方法具有较好的精度,能满足实际工程计算需要。     

不同荷载下高层建筑筏板基础设计分析

本文结合工程实例,详细分析了不同荷载下高层建筑筏板基础设计方案,对采用桩筏基础还是天然地基筏板基础进行了分析比较,并着重对采用天然地基筏板基础的的可行性及合理性进行了详细的科学论证,以寻求对高层建筑筏板基础设计进行优化。     

桩筏基础在竖向荷载作用下的时间效应

大量桩筏基础下存在较厚的饱和软弱下卧层 ,其变形和内力的研究不仅涉及到筏板、桩和土三者之间的相互作用 ,而且还跟时间有很大的关系。在建筑物施工和使用期间 ,地基变形逐步发展 ,基础的刚度不断变化 ,两者之间产生相互影响。地基的差异沉降还引起筏板及上部结构内力的变化。本文首次研究了存在软弱下卧层的桩筏体系的工作性状随时间变化规律 ,发现桩筏基础筏板内力、变形及桩顶反力受时间的影响较为显著     

基于减小筏板差异沉降的刚性桩复合地基试验研究

针对高层建筑筏板荷载分布特点,采用内密外疏布桩和仅在筏板中心布桩方式,通过现场缩尺(1:10)模型试验,完成了带上部结构无桩筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验。分析了筏板沉降、桩端平面以下地基沉降和筏板外侧地面沉降、筏板下桩土反力分布、桩土荷载传递及桩土荷载分担比。研究了工作荷载下不同布桩方式降低筏板差异沉降的效果。     

浅谈CFG桩复合地基与钢筋混凝土筏板基础设计

钢筋混凝土筏板基础设计是高层建筑比较基础的一种设计方法,采取综合取值的方法,使得低级的变形计算变得更加准确。通过对上部结构-筏板基础同地基的共同作用,在已经存在的分析结果的基础上,对高层建筑CFG桩复合地基以及筏板基础的受力原理进行分析,采取一种经过改进的办法对CFG桩复合地基所产生的变形进行相关计算,其计算结果与预期的值大体上是一致的。     

筒体结构下筏板内力与变形的数值分析

考虑上部结构、基础与地基三者共同作用 ,采用中厚板理论 ,运用有限单元法 ,分析了筒体结构下桩筏基础中筏板的内力与变形。同时 ,讨论了筏板内力和变形的影响因素     

基于有限元的刚性桩复合地基优化设计

将采用美国CSI公司开发的通用有限元结构分析程序SAP2000对刚性桩复合地基进行计算分析。采用基于有限元分析的整体刚度+面弹簧法对筏板基础进行内力及变形分析。通过调整筏板厚度和群桩的布桩方式来调整筏板内力。结果表明,通过调整筏板厚度和群桩布桩方式可以使筏板内力在满足冲切要求的条件下,达到一个最小值,使得配筋量最优。     

跨越地铁高层建筑桩筏基础数值模拟研究

基于某跨越地铁高层建筑的设计实践,利用ABAQUS建立剪力墙与桩筏基础和地基共同作用的三维有限元数值模型,研究了跨越地铁隧道的桩筏基础受力和变形性状,并分析了上部结构刚度、逐层施工、地铁隧道跨度、跨越地铁隧道方式等因素对其影响。结果表明,上部为剪力墙结构的高层建筑,考虑上部结构刚度作用可显著减小筏板的差异沉降和弯矩。当上部结构刚度达到一定程度后,其对筏板差异沉降和弯矩的调节能力减弱,表现出上部结构刚度贡献的有限性。随着地铁隧道跨度的增加,筏板最大沉降、差异沉降和弯矩都增大。桩筏基础以筏板对角线与地铁隧道中心线重合的方式跨越地铁隧道对筏板的内力和变形影响最小。桩顶反力数值计算结果与实测数据较为吻合。     

高层建筑桩筏基础整体弯矩确定的新方法

目前高层建筑桩筏基础筏板整体弯矩的计算方法主要是采用条带法按梁或弹性地基梁理论处理,这种方法在理论上不甚合理,计算得到的整体弯矩往往过大。本文根据已得到的软土地基桩筏基础的共同作用下桩筏基础筏板整体弯曲计算方法,提出高层建筑桩筏基础筏板整体弯矩的计算方法,与实测结果比较符合。该法方便简单,适宜用于实际工程的设计计算.     

既有建筑地基横向加筋灌浆托换加固特性研究

针对既有建筑物天然地基上的筏板基础、在筏板基础周围布桩、在筏板基础周围布桩以及在筏板下的软土灌浆、在筏板基础周围布桩以及筏板下的软土灌浆同时采用横向加筋托换等4种基础形式,采用有限元计算方法,计算分析了地基竖向变形、基础板内的剪力以及弯矩分布。在计算条件下,横向加筋灌浆托换加固,能有效地减小建筑物沉降,沉降仅为天然地基的一半。能减少基础板内的附加应力,与仅在建筑物外围基础下布桩加固相比,基础板的最大剪力和最大弯矩分别减少了54%、47%以上。横向加筋灌浆加固后地基的力学特性更接近于天然地基性质。因既有建筑物地基基础多按天然地基设计,有利于既有建筑物的基础工作,不会在既有建筑物基础内引起过大的应力调整。另外,横向加筋灌浆托换技术通过在室外施工的方法加固室内地基土,在不影响底层居民正常生活、不影响工厂正常生产的情况下,使得既有建筑物下的地基土获得整体加固。     

锚杆静压桩在低净空条件下既有建筑地基加固中的应用

上海市区某13层建筑,无地下室,上部结构为短肢剪力墙体系,基础采用墙下预制混凝土管桩。该项目正式投入使用前在其背后大量堆土,导致建筑产生了较大的整体水平变形。为消除安全隐患,采用锚杆静压桩进行地基加固。加固钢管桩的桩长、单桩承载力、桩数都与原有桩基相同。在原基础梁之间的房间区格内设置700 mm厚筏板,新增的钢管桩布置于筏板下,通过筏板实现对上部结构的支承作用,筏板也同时作为静压桩施工的反力结构。为确保荷载传递的可靠性,提出了钢管桩与筏板,以及筏板与原基础梁之间的连接做法。另外,由于结构底层净空受限,通过改造,使得压桩设备可在低于2.5 m左右净空条件下完成钢管桩的压入施工。目前该建筑最大沉降10 mm左右,表明地基加固的作用是有效的。