可控刚度桩筏基础在不均匀地基中的应用研究

福建省厦门市某项目地基为典型的不均匀地基,经多次论证,基础形式拟采用可控刚度桩筏基础,通过桩顶设置不同刚度的变形调节装置调节桩基支承刚度,控制桩筏基础整体沉降差。数值分析结果显示,整块筏板呈典型"碟形"沉降,差异沉降仅1cm,总沉降量与差异沉降控制良好,避免建筑物出现倾斜。区域Ⅰ中地基土承载力得到充分发挥,桩顶反力均满足设计要求,表明本工程可控刚度桩筏基础设计方案合理可行。     

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。     

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。     

桩基础高层建筑纠倾加固方法及工程实践

针对高度为99.9 m的桩基础高层建筑不均匀沉降事故工程,为减小其地基压缩量及更好地增强建筑基础的整体刚度,从而制止沉降和抵抗不均匀沉降,结合该高层建筑结构特点以及地质条件,基于“加强基础刚度,止沉调平”的基本思路提出了“增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩”的纠倾加固方法,通过检测数据分析对该方法进行了验证。结果表明:以“增补筏板+外部筏板拓宽+锚杆静压桩”技术为主的综合纠倾加固方案是可行的;对于过量沉降以及产生较大不均匀沉降的桩基础高层建筑,采用“增补筏板+外部筏板外扩+锚杆静压桩”的综合纠倾加固方案将原桩基础转化为桩筏复合地基,有效提高了建筑物的整体性和地基基础承载力,同时利用锚杆静压桩布置数量、施工的先后顺序、施工时间差异对基础承载力进行调整,可以为大楼自然回倾创造条件,达到既制止其沉降与倾斜又适当纠倾的目的;外部筏板拓宽既能在纠倾过程中减缓沉降趋势,也能在建筑物使用过程起到防止复倾的作用。     

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。     

《刚度可控式桩筏基础设计规范》编制思路及要点

常规桩筏基础在其整体刚度控制与优化方面存在一定困难,刚度可控式桩筏基础通过在桩顶设置专门研制的刚度调节装置,可方便有效地调节与优化桩筏基础的整体支承刚度,使桩筏基础应用范围拓展到桩土变形不协调需考虑桩土共同作用、减小基础差异沉降或调整筏板内力、混合支承桩基础协同工作等新的领域。本文结合《刚度可控式桩筏基础设计规范》的编制,对刚度可控式桩筏基础的定义、技术指标、设计计算以及检测与监测等关键环节进行了详细的介绍。     

土岩溶组合地区可控刚度桩筏基础设计

在土岩溶组合地层的高层建筑设计中,由于地基土支承刚度不均匀,导致建筑物基础的承载力不足或不均匀沉降较大,常规设计方法无法保证建筑物安全。以典型工程为例,详细论述桩筏基础主动控制技术应用于该项目的设计计算过程,并通过有限元模型与现场监测数据验证其合理性与可靠性。该工程在黏土分布区采用桩侧和桩端后注浆摩擦桩,在基岩区域通过削弱基岩支承刚度,采用在桩顶设置刚度调节装置的桩(墩)基础,保证了黏土分布区支承刚度与基岩区支承刚度相匹配,满足承载力的同时有效地控制了基础的差异沉降。同时数值计算结果也表明,此工程基础设计方案是合理的,实测结果显示建筑物的不均匀沉降和总体沉降量均较小,验证了在桩顶设置刚度调节装置在土岩溶复杂地质条件下的适应性,取得了显著的经济效益。     

黄土地基超高层桩筏基础变刚度调平设计

西安飞机公司运营及研发设计中心为黄土地基上的大底盘超高层建筑,塔楼、裙房和地下室连为一体不设缝。针对工程土质地基、摩擦桩型、超高层带裙房等特点,桩筏基础设计时采用以控制沉降变形为目的、以共同工作分析为手段的变刚度调平设计方法,使反力与荷载分布相协调,有效地减小基础沉降差、降低筏板内力及上部结构次应力、减小筏板厚度及配筋;采用合理的基床刚度系数,使变形计算结果接近工程实际;钻孔灌注桩采用后注浆工艺,有利于提高单桩承载力及控制沉降。     

基于共同作用的桩筏基础分析及设计

以宏达国际酒店高层建筑桩筏基础为工程背景,采用Poulos位移解计算桩土刚度,Reissner厚板理论分析桩基筏板,并利用该方法对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具有一定的优越性.通过分析计算结果总结变化规律,认为荷载密度对此类基础的局部沉降、桩顶反力影响较大.分析结果能够为高层桩筏基础工程的设计提供有益参考.     

考虑相互作用的桩筏基础简化分析法

提出了一种考虑土 -桩 -筏相互作用的桩筏基础简化分析法。将群桩中每根桩的桩顶沉降分成桩身压缩和桩端沉降分别计算 ,桩身压缩由单桩静载荷试验或其他方法估算 ,桩端沉降根据分层总和法计算。将桩简化成弹簧作用在筏板下 ,弹簧刚度根据桩顶平均荷载和相应的沉降获得。采用 16节点退化实体等参元对筏板进行有限元分析 ,获得筏板的沉降和内力等。本文方法桩的刚度计算相对简单 ,可以考虑成层地基、地基层厚不均匀等情况 ,沉降计算方法和土性参数确定基本上与“规范”法相同 ,板单元特别适合于平面形状不规则及变厚度的筏板分析。最后 ,将本文的计算结果和其他方法作了对比 ,并介绍了该方法的工程应用。     

一种分析桩筏基础的简化方法

桩筏基础是一种包含桩及桩上面的板的基础形式，它能将荷载直接传递给地基。设计这种基础形式的目的是为了减少桩的数量，而传统的桩基础设计是忽略桩帽（或称“筏板”）的有效承载力。本文考虑了单桩传递荷载的机理、桩与桩的弹性相互作用以及桩和筏板的弹性相互作用等因素，提出了一种分析桩筏基础的综合方法。通过对桩筏基础的各个组成部分受力特性的研究，提出的这种方法可以估计整个基础形式的受力特性。本文采用了数值分析来评价这种简单的综合方法的精确性和适用性。这种方法可以用来估计整个基础的刚度和群桩及筏板各自承担的荷载以及初步估计不均匀沉降。通过参数的研究表明了筏板刚度、桩的间距、桩长和桩的刚度等各种因素对这种方法的影响效果，并且本文还用了一个算例证明了这种综合设计方法的精确性。     

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。     

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。     

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。     

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。     

某超高层塔楼桩筏基础设计与分析

某超高层主体结构采用带伸臂桁架的型钢混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构,采用桩筏基础。为得到桩筏基础沉降计算和筏板配筋的影响因素,对桩长、水浮力、上部结构刚度和基础计算模型等相关参数取值进行了分析和探讨,可知考虑水浮力和上部结构刚度,并取合理的桩长和计算模型,可得到相对准确的沉降和筏板内力,为同类工程的基础设计提供参考。     

主裙楼变厚度筏板计算分析

本文采用三维有限元法的三维退化层合单元法和分区积分技术，将桩土看成弹簧作用在筏板上，把群桩中单桩非线性刚度和土的刚度结合到总刚度中，建立起桩-土-筏相互作用简化方法，分析了高层建筑主裙楼采用平板式筏板和梁板式筏板相结合基础型式的桩筏基础的沉降和筏板中的应力等分布情况，并与实测结果进行了比较，结果比较一致。     

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。     

谈某金融中心基础设计

以某金融中心工程为依托,通过分析该工程的岩土工程勘察资料,对其基础及桩基设计方案进行了研究,指出基础设计时,采用后注浆工艺钻孔灌注桩,结构单桩承载力、桩基沉降量及筏板抗冲切验算均满足设计要求。