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。     

某超限高层桩筏基础的分析计算

采用基础计算程序中的不同计算模型,对某超限高层建筑的桩筏基础进行内力分析和沉降计算;同时比较了上部结构刚度对桩筏基础的影响。发现不同的计算模型会导致差异较大的计算结果,因此认为计算分析桩筏基础时要选用合理的计算模型。此外,上部结构刚度的影响不容忽略,尤其当上部为刚度较大的剪力墙结构体系时。     

天津汇金中心基桩测试数据与基础沉降数据分析

天津汇金中心由超高层塔楼及附属裙房组成,采用变刚度调平桩筏基础设计,主塔楼及部分裙房南侧紧邻地铁深基坑。通过分析工程检验桩数据、对比上部结构-基础-地基共同作用的沉降变形数值计算结果和实测结果以及对地铁深基坑与主塔楼的相互影响的数值分析,证明了变刚度调平桩筏基础设计的合理性以及采用有限元计算软件Zsoil进行上部结构-基础-桩-土共同工作的数值计算分析的可靠性。     

基于有限元模型分析的高层建筑桩筏基础优化探讨

本文通过建立剪力墙结构、桩筏基础和地基共同作用的三维有限元模型,分析了上部结构逐层施工、筏板厚度、地基刚度等对筏板基础性状的影响,得到这三种因素对高层建筑桩筏基础优化设计的探讨性意见。     

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。     

考虑共同作用时上部结构刚度对基础沉降与内力的影响

利用大型通用有限元软件ANSYS14.0建立了框架结构–桩筏基础–地基共同作用的整体有限元分析模型。通过改变上部结构的刚度来研究考虑共同作用后筏板的沉降和筏板内力的变化规律。计算结果表明,随着上部结构刚度的增加,上部结构刚度对建筑物基础沉降的影响越来越小。上部结构刚度较小时,筏形基础主要以整体弯曲变形为主,上部结构刚度较大时,筏板中的应力呈增长趋势。随着上部结构刚度的增加,筏板弯曲变形的增长幅度减弱。     

超高层框-筒结构施工过程的数值模拟

采用有限元程序ANSYS,建立超高层钢框架-核心筒结构的上部结构与地基基础共同作用的整体三维模型,利用ANSYS程序中生死单元技术,模拟分析上部结构逐层施工的过程,研究施工过程中筏板基础的沉降、内力及基底反力的变化规律,并分析了上部结构刚度对筏板基础受力及沉降的影响。考虑上部结构共同作用时,筏板基础的弯矩和差异沉降都将减小,有利于筏板基础受力。     

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。     

高层建筑地基基础概念设计的思考

基于高层建筑箱、筏、桩筏基础变形、反力等实测资料的分析指出,按传统理念设计的箱基、筏基、桩筏基础有两个缺陷:一是呈现明显的碟形沉降引起上部结构的较大次应力;二是基底马鞍形反力分布导致基础板或承台冲剪力和弯矩显著增大。为使差异沉降和箱、筏承台的内力减至最小并改善上部结构受力性状,提出变刚度调平概念设计。对于框筒、框剪结构,应强化核心筒区的桩土刚度(调整桩长、桩径或桩数),相对弱化外围刚度;对于主裙连体建筑,应强化主体,弱化裙房(采用天然地基、复合地基和疏短桩基);对于箱、筏基础,可局部强化核心筒区(采用桩基或刚性桩复合地基)。对于上述变刚度调平概念设计,进行上部结构—基础—桩—土共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋。通过大比例现场模型试验对上述优化设计理念进行了验证,并应用于10余项工程,取得了良好的技术经济效果。     

竖向荷载作用下地基弹簧刚度对超高层建筑桩筏基础筏板的影响

采用将超高层建筑桩筏基础中桩对筏板的作用等效为作用在桩顶处的竖向点弹簧的简化的共同作用分析方法,分析在竖向荷载作用下考虑整体上部结构刚度时不同的弹簧刚度取值对某超高层结构基础筏板的弯矩、变形及桩顶反力的影响.首先,采用共同作用迭代法进行弹簧刚度分布及取值的计算;然后,选取五组近似的弹簧刚度分布;最后,计算五组弹簧刚度取...     

既有地下结构受下穿施工影响的力学响应与安全控制研究

北京地区下穿工程中,新建隧道断面及施工方法种类众多、地层条件复杂、既有结构形式多样,有极其复杂的组合关系,目前尚无对既有结构力学响应的系统分析。通过北京地区13个下穿工程案例,总结了新建隧道结构形式及施工措施,明确既有地下结构变形特点,采用两阶段法分析及预测了各因素影响下既有地下结构的力学响应。研究表明:(1)新建隧道包括市政管道、地铁区间及车站,常见的施工方法有多导洞法、台阶法,洞桩托换法和中洞法,新建隧道开挖面积与施工方法有较明确的对应关系。(2)既有地下结构实测最大沉降概率分布符合数学期望4.89,方差16.4的正态分布。其中,新建市政管道、地铁区间和地铁车站下穿施工引起的既有地下结构平均最大沉降分别为2.56,3.82,11.07 mm。(3)根据新旧隧道空间位置关系的不同,穿越工程可分为7种组合,其中,既有地下结构力学响应有V,U,W 3种模式。(4)严格控制新建隧道开挖面积,不留或少留间隔土,尽可能选择W型穿越模式,以此减小对既有地下结构的扰动。     

Deformation characteristics and safety assessment of a high-speed railway induced by undercutting metro tunnel excavation

Stratum deformation (settlement) is a challenging issue in tunnel engineering, especially when construction of metro tunnels has to undercut high-speed railway. For this purpose, we used the FLAC^3D software to analyze the stratum settlement characteristics of high-speed railway at different crossing angles intersected by metro tunnel, in terms of ground settlement trough, stratum slip line and irregularity of ballastless tracks. According to the evolution of the stratum settlement at different angle regions, an optimized angle is proposed for the actual project design. In order to reduce the influence of stratum settlement on the safety of high-speed railway, an approach of safety assessment is proposed for the shield engineering undercutting high-speed railway, as per Chinese specifications using numerical results and on-site conditions. A case study is conducted for the shield tunnel section crossing the Wuhan – Guangzhou High-speed Railway between the Guangzhou North Railway Station and the Huacheng Road Station, which represents the first metro tunnel project passing below a high-speed railway in China. A series of measures is taken to ensure the safe excavation of the shield tunnel and the operation of the high-speed railway. The results can provide a technical support for performing a safety evaluation between high-speed railways and metro tunnels.     

Analysis of interaction between tunnels in soft ground by 3D numerical modeling

Tunnels are increasingly being excavated in soft ground conditions when services are required in urban environments, and it is now common to have tunnels crossing at various elevations. As the tunnel excavations are undertaken at different levels, there will be an interaction which can have a significant influence on stress distributions and consequently deformations within the tunnels and surface settlement. As multi-layer tunnelling is a three dimensional phenomenon in nature, 3D numerical solutions must be utilized for perpendicularly crossing tunnels at various levels. This paper reports the investigations into the changes in stress distribution, deformations and surface settlements which may be expected when the twin Tohid Tunnels pass beneath the Line 4 metro tunnel in Tehran.     

盾构下穿地铁区间隧道衬砌受力特征分析

考虑时空效应的盾构下穿既有地铁隧道结构受力特征计算,对盾构工程风险控制研究有着重要意义。以南京地铁新建三号线区间盾构下穿既有一号线矿山法区间隧道为例,利用有限差分软件,按施工过程对既有一号线隧道衬砌结构的受力特征进行计算分析。结果表明：在采取有针对性的工程措施后,盾构下穿既有矿山法隧道施工方案是可行的。     

混凝土强度对AFRP-混凝土界面性能的影响

由于城市轨道交通工程的发展,隧道和桥梁的建造数量也在增加。部分隧道、桥梁因为各种原因产生材料老化和结构损伤。芳纶纤维是良好的电绝缘体,更加适合修复地铁隧道等对电绝缘性要求较高的环境。依据日本混凝土结构加固用FRP(外黏纤维增强复合聚合物)片材试验规程JSCE 2001,采用双面剪切试验法研究了混凝土强度对AFRP(芳纶纤维)-混凝土界面性能的影响,得到了不同强度混凝土对AFRP-混凝土界面剥离承载力的影响,AFRP纤维片材表面应变分布情况,并对AFRP-混凝土界面黏结剪应力进行分析。     

全风化岩层中双线盾构上穿近邻地铁隧道影响分析

依托佛莞城际铁路盾构隧道在全风化花岗岩地层中上穿广州地铁七号线工程,针对全风化花岗岩地层致密、渗透系数小及双层四线叠交穿越复杂地层等特点,通过现场监测与三维动态有限元数值模拟手段,解决实际工程中注浆压力合理取值与既有隧道变形控制这两大难题。其中,通过模拟掘进隧道在不同注浆压力值的工况下,对既有隧道动态上浮变形值和地表沉降值的影响关系,进而确定最佳注浆压力值。同时,由于双层四线叠交穿越工况对既有隧道扰动的影响较大,为避免发生管片错台和开裂等危险,结合工程实际提出控制既有隧道变形的措施。研究结果表明：在全风化地层中注浆压力设为0.5MPa时,能合理控制地表沉降与既有隧道变形;穿越施工对既有地铁隧道竖向变形的影响存在“滞后效应”;盾构单线穿越后,既有隧道竖向变形呈现近似单波峰状的正态分布曲线;盾构二次穿越后,曲线形态由近似正态分布曲线向类“M”双波峰形转变,且波峰位置产生约2m的偏移;既有隧道横断面管片最终变形呈“竖鸭蛋”状,其横向椭圆度为1.4‰,竖向椭圆度为0.71‰。针对分析结果,工程中采取合理的压重措施,有效抑制既有隧道的上浮变形,研究成果在隧道穿越类似地层的施工中具有一定的参考价值。     

盾构近距离穿越原有建（构）筑物的施工措施

上海世博北京西路-华夏西路电力电缆隧道工程是世博站配套工程,区间隧道采用盾构法施工。盾构推进过程中,需近距离穿越运营中的地铁隧道、原水箱涵及南浦大桥桥桩等原有构筑物,且隧道穿越时土层不同。本文针对上述问题,对盾构穿越原有建（构）筑物采取的措施进行了剖析,可供类似工况借鉴。     

跨地裂缝地铁隧道竖向地层压力计算方法探讨

 地裂缝是一种特殊的地质灾害,其活动方式主要表现为地层的垂直错动并引起地表破裂,对工程建(构)筑物危害十分严重。地裂缝活动引起其两侧地层的差异沉降会在跨越地裂缝带的地下结构上产生不同于一般地层的附加应力(压力),导致地下结构纵向拉裂甚至直接剪切或剪断破坏。如何求解地裂缝环境下地层有效荷载是跨越地裂缝带地下工程结构设计的关键。以西安地铁穿越地裂缝带为研究背景,通过对浅埋暗挖地铁隧道穿越地裂缝带大型物理模型试验作用机制及数据的分析,建立地裂缝活动环境下地铁隧道与周围土体荷载结构模型,用于计算跨地裂缝段地铁隧道结构上覆竖向地层压力的大小。探讨性地提出基于地层挟持作用的地裂缝荷载计算方法,并与基于马斯顿原理的地裂缝荷载计算法及规范法进行对比,最后与模型试验结果进行对比验证与讨论,认为基于地层挟持作用地裂缝荷载计算法是计算跨地裂缝地段地铁隧道结构上覆地层土压力的有效方法,该方法对于地面沉降地裂缝发育区地铁隧道及城市地下工程设计具有重要指导和参考价值。     

紧邻地铁隧道某大厦基础方案有限元分析

地铁隧道附近的施工活动,会影响到隧道的正常使用和结构安全。讨论了北京紧邻地铁隧道某大厦基础的选型及其对地铁隧道的影响,针对三种基础方案,进行了平面和三维有限元分析,并对工程的基础形式提出了经济、合理、实用的建议。分析工作对地铁附近的工程建设有参考价值。     

基于修正纵向等效连续化模型的隧道变形受力研究

及时掌握隧道结构变形受力情况对于保证地铁运营安全意义重大。通过增加考虑横向刚度、环缝作用范围和螺栓预应力的影响,建立了新型的盾构隧道修正纵向等效连续化模型,据此提出了弹、塑性状态下隧道纵向等效抗弯刚度、极限弯矩以及最大环缝张开量的计算方程；以上海地铁二号线为工程背景,分析了横向刚度和环缝作用范围对隧道等效抗弯刚度的影响规律；之后建立了5类隧道结构临界状态下隧道纵向曲率半径、接缝张开值、管片应力、螺栓拉力的求解公式,并求得了对应的界限指标,所得指标值可作为隧道健康状态诊断的依据。