变刚度桩筏基础沉降规律研究
桩筏基础 变刚度 沉降 调平设计论文
桩筏基础论文：桩筏基础变刚度调平设计的研究【中文摘要】桩筏基础变刚度调平设计是近几十年来岩土界一直在研究的一个重要课题，许多科学工作者一对桩筏基础的研究工作进行了大量的理论分析,并做过一些模型试验和现场测试，在此基础上提出了许多的设计方法.虽然人们对桩筏基础变刚度调平有了初步的认识，但是桩筏基础变刚度调平设计还没有广泛的应用到实际的设计工作当中。
所以对桩筏基础变刚度调平设计进行更深一步的研究具有很大的实际价值。
桩筏华础变刚度调平设计是以减小差异沉降和承台内力为目标,通过调整桩长、桩距、桩径等改变基桩支承刚度的分布，达到使建筑物的沉降趋于均匀、承台内力沉降的设计方法。
本文主要是通过调整桩筏基础的桩长来实现桩筏基础的沉降量较小，同时桩筏基础的筏板内力也可以相对较小的最优化设计。
主要进行了以下几方面的工作：(1)利用Matlab语言对Mindlin应力公式计算群桩基础沉降量的过程进行编程,并通过算例比较程序得到的和手算的沉降量，结果相近，验证了本程序适用；(2)利用程序计算平均桩反力下等桩长模型试验下的群桩沉降，然后通过平均桩反力和求得的桩基沉降量确定初始桩刚度；(3)假定筏板下的桩为弹簧，桩的刚度即为弹簧刚度，利用软件ABAQ...【英文摘要】The piled raft foundation leveling design of variable stiffness is always an important subject in geotechnical field in recent decades. Many scientists has donea lot of theoretical analysis and made some model tests and field tests about the piled raft foundation research work.Based on this, many design methods are acquired. Although people have a preliminary understanding about these design methods,they haven’t taken these design methods widely to apply to the actual design work. Therefore, the further re...【关键词】桩筏基础变刚度沉降调平设计【英文关键词】piled raft foundation variable stiffness settlement levelling design【目录】桩筏基础变刚度调平设计的研究摘要4-5ABSTRACT5-6第1章绪论10-15 1.1 引言10-11 1.2 变刚度桩筏基础研究现状11-13 1.3 本文研究目的及思路13-15第2章群桩基础沉降计算15-22 2.1 引言15 2.2 单桩沉降计算方法15-17 2.3 群桩沉降计算力法17-21 2.4 小结21-22第3章群桩基础沉降计算程序22-36 3.1 引言22 3.2 MATLAB介绍22-23 3.3 群桩基础沉降计算方法23-27 3.4 程序编制27-29 3.4.1 基本假定27 3.4.2 编程思路27-29 3.5 运用程序计算实际例题29-35 3.5.1 等桩长计算29-32 3.5.2 变桩长计算32-35 3.6 小结35-36第4章桩筏基础的有限元分析36-44 4.1 引言36 4.2 桩筏基础有限元计算模型36-37 4.3 桩筏基础有限元模型37-42 4.3.1 单元类型37-40 4.3.2 有限元网格划分40 4.3.3 施加荷载40-41 4.3.4 边界条件的设置41-42 4.4 ABAQUS程序简介42-43 4.5 小结43-44第5章桩筏基础变刚度调平设计44-62 5.1 引言44 5.2 高层建筑变刚度桩筏基础模型试验介绍44-46 5.2.1 原型结构44 5.2.2 模型比尺与试验方案44-45 5.2.3 地基条件45-46 5.2.4 实验结论46 5.3 高层建筑变刚度桩筏基础模型试验的数值分析46-61 5.3.1 等桩长均匀布桩47-55 5.3.2 变桩长布桩55-61 5.3.3 数值计算结果分析61 5.4 小结61-62第6章结论与展望62-64 6.1 结论62 6.2 展望62-64参考文献64-68致谢68-69攻读硕士学位期间论文发表及科研情况69。
考虑筏板刚度的桩筏基础沉降计算研究
四川 建筑科学研究
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ １ ７ ７
考虑筏板刚度的桩筏基础沉 降计算研究
肖俊华 ， 曾朝杰
（ １ ． 山东建筑大学土木工程学 院， 山东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ； ２ ． 上海联境建筑工程设计有 限公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ７ ２ ） 摘 要： 对 于高层建 筑的桩筏 基础 ， 采用 中厚板结合 Ｍｉ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ — Ｇ ｅ ｄ ｄ ｅ ｓ 方 法计算桩筏基 础 中筏 板 内力 、 桩基刚 度及沉 降 。通过实例证 明该方法 的可行性 ； 并 针对计算 沉降和实测 沉降之 间的差异进 行分 析 ， 对 计算方法 提 出进 一步改
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｏ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｔ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐ ｉ ｌ ｅ ｄ ｒ ａ ｆ ｔ ｏｕ ｆ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｔ ａ ｌ ｌ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ， ａ ｔ ｈ ｉ ｃ ｋ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ — Ｍｉ ｎ ｄ ｌ ｉ ｎ ｐ ｉ ｌ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ， ｉ ｎ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ
Ｘ Ｉ Ａ ０ ｊ ｕ ｎ ｈ ｕ ａ ． Ｚ Ｅ Ｎ Ｇ Ｃ ｈ ａ ｏ ｊ ｉ ｅ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ａ ｎ ２ ５ ０ １ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｌ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ７ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计的开题报告
桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计的开题报告一、选题背景随着城市建设和基础设施建设的不断扩大，土木工程领域中各种基础设施的建设也越来越多。
在基础设施中，桩筏基础是一种被广泛应用的基础类型。
桩筏基础是指通过深入地下的桩来支撑筏板形成的基础体系，它通常应用于复杂地层条件下的大型建筑物或桥梁等结构。
桩筏基础的优点在于它可以在较差地质条件下提供较好的基础稳定性和承载能力。
桩筏基础的稳定性和承载能力主要取决于桩和筏板之间的共同作用。
具体来说，桩和筏板之间的互动力学行为会直接影响基础的刚度和稳定性。
同时，若土层的刚度存在变化，也会导致桩筏基础的承载能力和稳定性受到影响。
因此，对桩筏基础共同作用的分析和基于变刚度的调平设计具有一定的实际意义。
二、研究目的本研究旨在深入分析桩筏基础的共同作用机理，并结合多种工程实例，分析在不同地层条件和变刚度情况下桩筏基础的变形和承载能力。
此外，我们还将探讨变刚度调平设计方法，以提高桩筏基础的承载能力和稳定性。
三、研究方法本研究将采用有限元模拟方法对桩筏基础的共同作用机理进行分析，并结合现场实测数据进行验证。
同时，我们还将研究桩筏基础的变刚度情况下的变形和承载能力，并尝试设计基于变刚度的调平方案。
四、预期结果本研究的预期结果包括如下几个方面：1. 桩筏基础的共同作用机理的深入认识和分析；2. 不同地层条件下桩筏基础的变形和承载能力的分析和比较；3. 基于多种因素的变刚度调平设计方案，并进行仿真验证；4. 针对桩筏基础设计和施工中的问题提出改进建议。
五、研究意义通过对桩筏基础的共同作用机理和变刚度调平设计的深入研究，可以提高现有桩筏基础设计的科学性和合理性，同时对于改善桩筏基础的稳定性和承载能力具有重要的实际意义。
此外，本研究的结果也将为桥梁、大型建筑物等结构的设计和施工提供重要的理论依据。
桩—土—筏共同作用下的沉降特性研究
蛔
｛
世
筏板厚度 ／ ｍ
２ ２ 桩筏 基 础 与土 共 同作 用的 弹塑性 分析 ．
本计算土体材料采用 Ｉ 一 ） Ｐ材 料计算 土体 的弹塑 性变 形 ， ＿ 施 加荷载采用上部结构 的传递荷 载。
图 ２ 筏 板 厚 度 与沉 降量 关 系 曲线
从 图 ２可看 出， 随着筏 板厚度 的增 加 ， 础 的沉 降不断减 少 ， 基 但减少 速度降低 ， 当筏 板厚 度从 ０ ８ｒ ． ｎ增加 到 １ ６ｍ 时 ， 础沉 ． 基 降 由 ４ ． ｉｒ ６ １Ｔｎ减少 到 ３ ． ｉ 厚度 由 ３ ２ｍ增加 至 ４ｍ时 ， ｌ ５ ２１ｍ， Ｔ ． 基础
３ ３ 土体 弹性 模 量和 筏板 长 宽比 对整体 沉 降的影 响 ．
１ Ｌ ＋ ｌ ．凡 Ｕ １ ＩＬ ． Ｊｌ 匕＋ Ｉ ｌ ２ ０ ０ Ｅ＋ ｌ ｌ
本有 限元模 型计算 中， 土体 材料采用 的是 Ｉ＿Ｐ模型 ， ） 一 该模 型
主 要 参 数 为 土体 弹 性 模 量 和 泊 松 比 ， 体 弹 性 模 量 取 值 一 般 采 用 土 地 基 土 在 自重作 用 和 附 加 应 力 作 用 下 土 体 的压 缩 模 量 ， 图 ３可 从
５ ０Ｅ＋１ ０ ０
１ ５ Ｅ＋ ｌ Ｏ １
２ ５ Ｅ ＋ １ Ｏ ｌ
筏 板 弹 性 模 量 ／ａ Ｐ
以看 出 ， 土体 的弹性模量对 整体 桩筏 基础 的最大沉 降量影 响比较 从 图 １可 以看 出， 当筏 板弹性模量为 １ ｌ ａ ， Ｅ ０Ｐ 时 小于正常混 大 ， 随着土体 弹性模 量 的增 大 ， 伴 整体 的沉降值大量 减小 ， 特别 明 凝土材 料弹性 模量 ， 筏板 上角 、 、 边 中上各个 节点 沉降差 很大 ， 中 显 的是 当土体的弹性模量 由 １ ８ ０ＭＰ 增大 到 ３ ａ ， 最大沉 ０ＳＰ 时 其 点沉降量达到 了 ３ ． ｋ ， ４ ８１ｒ 角点沉 降量 为 ２ ． ｌ 沉 降差 达到 降量 由 ８ ． Ｉ１ 小到 １ ｒ 左右 ， Ｔｎ ２ ４ＩＩ Ｔｎ， ６ ３１Ｉ 减 ＴＩ ７ｒ ｎ ｎ 从筏板不 同长宽 比来看 ， 正 了 １ ． ｌ ， 明此 时筏 板相 对柔 性较 大 ， ２ ４ｒ ｎ 说 ｎ 其传 递 给桩 和桩 间土 方形筏板在相 同 的荷 载作 用 下沉 降 量相 对 比较 大 ， 数值 上 大 在 荷载不均匀 。随着 筏板 弹性模 量 的逐 渐增 大 ， 中点沉 降减 小 ， 边 ２ ｌ ３Ｉ ｎ左右 ， ｎ 其他 非正方形 筏板 相差较 小 ， 即其 他普 通矩 形筏 板 点和角点 的沉降相对增大 ， 当筏板弹性模 量达 到 ２ Ｅ＋１ （ ５ ０ 即普通 的长宽 比值对沉 降量 影响不大 。由此 可以得 出一个结论 ： 通过 对 筏板 弹性模量 １ ） ， ０倍 时 筏板上 中点 的沉降量减 小到 ２ ． Ｉ， ５ ３Ｉ ｎ 角 地 基土进行改 良， Ｄ 比如 反复 夯实 、 软土进 行置 换等 都可 以大 大 对
探讨建筑施工中的桩基沉降问题及控制措施
探讨建筑施工中的桩基沉降问题及控制措施
桩基沉降是指建筑施工过程中土壤受到外力影响而发生的沉降现象。
桩基沉降是建筑
施工过程中常见的问题之一，如果不加以有效控制和处理，可能会对建筑物的稳定性和安
全性产生不良影响。
以下将对桩基沉降问题及其控制措施进行探讨。
桩基沉降问题的原因可以归纳为静载和动载两个方面。
静载是指建筑物自身荷载和铺
设材料的自重，会引起地基土体的沉降；动载是指外力如震动、振动等对地基土体的影响，也会引起桩基的沉降。
在施工中应考虑建筑物的质量和材料，选择合适的桩基类型，并进
行整体结构的合理设计。
针对桩基沉降问题，可以采取多种控制措施。
首先是在施工前进行详细的地质勘察，
了解地质条件，制定合理的基础设计方案。
其次是根据地质条件选择适当的桩基类型，如
沉管桩、钻孔灌注桩等。
可以采取加固措施，如施加桩基预压力、加固地基等，提高桩基
的承载能力。
还可以通过灌浆、注浆、填筑等方式进行加固，提高桩基与土壤的粘结力，
减少沉降现象。
在施工过程中，还应注意加强施工管理，确保施工质量。
包括严格控制施工过程中的
沉降速度，避免过快过大的沉降，同时保证施工过程中的水土平衡，避免沉降现象的加剧。
应加强监测和预警措施，及时发现和处理异常情况。
桩基沉降是建筑施工中常见的问题，但通过合理的基础设计、桩基类型的选择和加固
措施的采取等控制措施，可以有效地减少桩基沉降问题，并保证建筑物的稳定性和安全
性。
桩筏基础沉降研究方法分析
综 述文章编号:1009-9441(2006)06-0017-02桩筏基础沉降研究方法分析□□高俊宏 (太原市小店区质量监督站,山西太原 030032)摘 要:分析了群桩筏基沉降的计算方法及我国群桩沉降计算的现状,提出了群桩沉降理论计算结果与具体工程实际差异的影响因素。
关键词:桩筏基础;沉降计算;沉降理论中图分类号:T U473.1 文献标识码:B引言桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点,同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力,抗倾覆能力强,一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。
在20世纪,我国桩筏基础的研究取得了很大成就,在设计方法和工程应用上都得到了较好地贯彻执行。
但是,随着国民经济的快速发展,城市用地日趋紧张,高层建筑建造得越来越高,体形也变得越来越复杂,功能要求呈现多样化,与之相适应的桩筏基础也发生了相应的变化,给分析设计提出了许多新的要求。
1 群桩沉降的计算在桩基工程界,群桩基础的沉降计算始终是一个难题,特别是高层建筑群桩基础的沉降更是如此。
传统的理论计算结果与工程实际相差较大,所使用的经验修正系数范围太大。
目前,有关沉降计算的发展方向是逐步明确桩长、桩间距、桩数、布置方式等在沉降中所发挥的作用,为按变形设计奠定基础。
Poluos认为:“地基模型建立方式和计算参数的选择常常比分析方法更重要。
”近年来,群桩分析方法中比较有影响的主要是弹性理论法、边界元法、非线性荷载传递法。
弹性理论法理论严格,通过两根桩的相互影响系数α考虑群桩的相互作用。
经过Poluos等长达30年的系统研究,根据各种群桩和地质情况制作了大量的计算图表,可以近似考虑地基的成层性、非线性、桩的残余应力等因素,是各种方法中影响最大的。
但应该看到,弹性理论法全部的计算都是基于各向同性弹性半空间介质中的M indlin解,严格地讲只适用于各向同性弹性介质,所谓的成层性、非线性等情况,也只是在不同土层的弹性模量上作了一些假定,无法准确分析。
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法【摘要】在建筑桩基施工中，沉降问题是一个常见且重要的挑战。
本文从沉降问题的背景介绍和问题意义入手，探讨了桩基施工可能出现的沉降问题、影响因素、解决方法、监测和评估手段以及预防措施。
通过深入分析，总结了解决沉降问题的有效方法，并展望未来的研究方向。
沉降问题的解决不仅涉及专业知识和经验，更需要科学的监测和评估手段的支持。
只有通过科学有效的预防和解决策略，才能确保建筑结构的安全稳定，为建筑工程的顺利进行提供保障。
通过对沉降问题的研究和应用，可以不断完善相关技术和方法，提高施工质量和效率，推动建筑行业的持续发展。
【关键词】建筑桩基、施工、沉降问题、影响因素、解决方法、监测、评估、预防措施、研究方向1. 引言1.1 背景介绍建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中的一个重要问题。
桩基是支撑建筑物的重要元素，能够将建筑物的荷载传递到地基深层，保证建筑的稳定和安全。
在桩基施工过程中，由于各种因素的影响，可能会出现沉降问题，严重影响建筑物的使用和安全。
在建筑桩基施工过程中，沉降问题可能会受到许多因素的影响，包括地质条件、施工方法、桩基的设计和材料等。
这些因素会导致桩基沉降不均匀或超过设计要求，从而影响建筑物的整体稳定性。
为了解决桩基施工中的沉降问题，工程领域的专家们提出了许多方法和技术。
这些方法包括改进地基处理技术、调整施工方法、加强桩基设计等。
通过科学的监测和评估方法，可以及时发现沉降问题并采取相应的措施加以修复和弥补。
对建筑桩基在施工中的沉降问题进行研究和解决具有重要的意义，不仅可以保障建筑物的安全和稳定，还能够提高建筑工程的质量和可靠性。
在未来的研究中，我们应该进一步探讨沉降问题的成因和影响因素，完善解决方法并完善监测和评估技术，为建筑桩基施工提供更为可靠的技1.2 问题意义建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中一个备受关注的话题。
沉降问题不仅直接影响着建筑物的稳定性和安全性，也会造成对周围环境的影响，甚至引发严重的事故。
桩筏基础不同布桩方式对沉降的影响研究
第２ ５卷 第 ４期
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
Ｖ １ ５Ｎ ． ｏ． ｏ４ ２
２０ ０ ７年 ｌ ＪＵ Ｎ Ｌ Ｆ Ｅ Ｅ ＳＩＵ ＥＯ Ｒ ＨＴ Ｃ Ｕ ＥＡ ＤＣＶＬ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｄ ｃｍ ｅ ０ ７ ２月 Ｏ Ｒ Ａ Ｂ ＩＮ ＴＴ Ｔ ＦＡ Ｃ ＩＥ Ｔ Ｒ Ｎ ＩＩ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｏ Ｈ Ｉ Ｅ ｅｅ ｂｒ ２ ０
中图号 Ｔ４ Ｕ
０ 试 验 方 案
模型比尺选择所涉及的因素包括 ： 试验模型制作的难度和费用、 加载设备条件 、 量测精度要求等． 一
般来说 ， 模型比尺愈大 ， 量测精度愈高 ， 但模型制作成本及试验周期愈长 、 加载设备条件亦高． 尤其是本
项模型试验将在野外场地进行 ， 如模型 比尺过大 ， 所要求 的加载装置如锚桩 、 钢梁及现场吊装费用 十分 可观， 且加载千斤顶量程也受到限制 ； 但模型比尺过小 ， 桩的绝对尺寸不大， 几何上难 以反映桩筏变刚度 的差别 ， 其制作与测量误差可能使试验成果的规律性失真． 综合上述 因素 ， 经过相似分析 ， 取模型试验筏 板和桩身材料采用混凝土， 比尺为 １１ ， 线 ／０ 模型桩采用钢筋混凝土钻孔灌注桩． 模型试验方案的选择是通过单因素变化 ， 对比研究不同桩距 、 桩长 、 桩径时桩筏基础的沉降特征 ， 共
２ ０
２ ｏ
．
５ ｌ ｏ １ ５ ２ ０ ２５ ３０ ３ ５ ４ ０ ４ ５ ５ ０
５ ｌ ０ ｌ ５ ２ ０ ２５ ３ ０ ３ ５ ４ ０ ４ ５ ５ ０
图６ ５ ５ 面４ 荷 载 沉 降 －截 级
根 ； 体 积 Ｖ ２ １ｍ ． 桩 Ｐ＝ ．６
（） ３ ｃ组 ： 变桩距桩筏基础 ， 筏板厚 １０ ｍ； 的桩径为 ｄ＝ ５ ｍ 桩长为 Ｌ＝ ｍ； ５ｍ 桩 １０ ｍ， ２ 总桩数 ｎ＝ ４ ４
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文章编号:1000-1573(2007)05-0119-05变刚度桩筏基础沉降规律研究①靳元峻1, 张建辉1, 王维玉2, 郑文改3, 郎红光4(1.河北大学机械与建筑工程学院,河北保定071002;2.河北省建筑科学研究院,河北石家庄050021;3.河北省科技工程学校,河北保定071000;4.河北省清苑县城市建设局,河北保定071000)摘要:应用无单元方法和桩-土体系近似解析模式相耦合而建立的层状地基上桩筏基础的数值分析方法,研究了不同组合条件下的变刚度桩筏基础沉降规律,指出了各种布桩情况的优缺点。
所得结论,对桩筏基础的优化设计具有一定的参考价值。
关 键 词:桩筏基础;变刚度;沉降;优化设计中图分类号:TU 473文献标识码:AStudy on the settlement of the variablestiffness piled raft foundationsJ I N Y uan 2jun 1,ZH ANG Jian 2hui 1,WANG Wei 2yu 2,ZHE N Wen 2gai 3,LANG H ong 2guang 4(1.College of Machinery &Civil Engineering ,Heibei University ,Baoding 071002,China ;2.Heibei Province Academy of Building Research ,Shijiazhuang 050000,China ;3.Hebei Science and engineering College ,Baoding 071000,China ;4.Bureau of Town Building in Qingyuan County ,Baoding 071000,China )Abstract :Applying the numerical analysis method of piled raft foundation in the layered soil ,which is established by coupling the element 2free method and the analytic model of pile 2soil system ,this paper studies the settlement system of variable stiffness piled raft foundations in different combina 2tion.The advantage and disadvantage of different layout are discussed.The result has a certain ref 2erence value to the optimization design of piled raft foundation.K ey w ords :piled raft foundation ;variable stiffness ;settlement ;pile 2layout optimization 当前高层建筑桩筏基础设计中多数应用均匀等长、等直径布桩。
沉降实测表明,尽管桩数不少,但碟形沉降仍不可避免,特别是框剪、框筒、筒中筒结构更为明显。
面对此种工况,传统的设计方法多是被动地增加筏板厚度,或增加筏底布桩的数量、几何尺度(桩长与桩径),增大桩筏基础的整体刚度,通过降低沉降的绝对值而满足对沉降差的控制要求。
这样必然增加桩筏基础工程的造价,造成不必要的浪费。
变刚度调平设计则是通过改变桩距、桩长及桩径,调整地基或基桩的刚度分布,使反力同荷载分布相协调,沉降变形趋于均匀。
本文应用无单元方法和桩-土体系近似解析模式相耦合而建立的层状地基上桩筏基础的数值分析方法[1-2],研究了不同组合条件下的变刚度桩筏基础沉降规律,指出了各种布桩情况的优缺点,对桩筏基础的优化设计具有一定的参考价值。
2 不同的变刚度布桩方式某高层建筑,地上22层,地下1层,钢筋混凝土框剪结构,设计采用桩筏基础,柱网纵横均为8m ,①收稿日期:2006-04-29基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E2005000847)作者简介:靳元峻(1973-),女,河北省保定人,硕士,讲师,从事桩筏基础方面的研究.通讯作者:张建辉(1963-),男,河北省保定人,教授,从事岩土工程数值方法、土与结构物相互作用的研究.第30卷第5期2007年9月河北农业大学学报JOURNAL OF AGRICUL TURAL UNIVERSITY OF HEBEIVol.30No.5Sep .2007每边各5跨,平面尺寸43m ×43m ,中心跨为核心筒剪力墙,首层高412m ,其余层高316m ,总高约8314m ,埋深510m ,筏板厚115m ,自重为66500kN ;基桩采用钻孔灌注桩。
根据P KPM 计算出结构原型的柱脚荷载和核心筒底部荷载,总荷载650000kN 。
将荷载施加于核心区筒体四角、内区、边柱、角柱四个荷载强度区,四个分区单根柱脚荷载分别为:N 核=42500kN ;N 内=20000kN ;N 边=13000kN ;N 角=8000kN 。
采用慢速维持荷载法,按总荷载的1/8分级加载。
各布桩模式所取的截面位置和编号完全相同,天然地基上的筏板、不同方式的布桩及沉降测点平面布置见图1～图6。
工况1:天然地基上的筏板基础,平面布置如图1。
图1 天然地基上的筏板基础Fig.1 The raft found ation on natural soil工况2:筏板下均匀布桩的桩筏基础,平面布置如图2。
桩①的桩径为d =115m ,桩长为L =20m ;总桩数n =61根;桩体积V P =2160m 3。
图2 均匀布桩的桩筏基础Fig.2 The piled raft found ation with piles uniform distance工况3:变桩距的桩筏基础,平面布置如图3。
桩①的桩径为d =115m ,桩长为L =20m ;总桩数n =44根;桩体积V P =1550m 3。
图3 变桩距的桩筏基础Fig.3 The piled raft found ation withpiles different distance工况4:变桩长、变桩距的桩筏基础,平面布置如图4。
所有桩的桩径均为d =115m ;桩①桩长为L =20m ,24根;桩②L =30m ,8根;桩③L =40m ,12根;总桩数n =44根;桩体积V P =2120m 3。
图4 变桩长、变桩距的桩筏基础Fig.4 The piled raft found ation with pilesdifferent distance and length工况5:变桩径、变桩长、变桩距的桩筏基础,平面布置如图5。
桩①的桩径d =115m ,桩长L =20m ,24根;桩④d =2150,L =20m ,8根;桩⑤d =215m ,L =30m ,5根;总桩数n =37根;桩体积V P =2370m 3。
021 河北农业大学学报第30卷图5 变桩径、变桩长、变桩距的桩筏基础Fig.5 The piled raft found ation with piles different distance 、length and diameter2 各布桩方式的沉降比较分析研究桩筏基础与地基相互作用时,将桩筏基础分为2部分[2]:即筏板和桩-土体系。
本文采用筏基无单元方法[3],对筏板进行模拟;用非线性增量型解析模式对桩-土体系进行分析。
其中筏板、桩均按线弹性分析,将筏板视为薄板、桩的直径和长度可以不同;地基土呈水平层状特征,桩侧土和桩端土采用线弹性、双曲线或弹塑性本构关系,桩间土体采用分层地基模型描述;筏板以及桩-土支承体系仅承受竖向荷载;筏板与桩之间的连接为铰接,筏板与土之间竖向位移连续;上部结构的刚度贡献与筏板的刚度一起考虑。
不同布桩方式的桩筏基础计算所得8级荷载下截面位置如图6所示。
6个截面的沉降如图7～图12所示。
图6 沉降测点布置图Fig.6 The layout of the settlement section若以529个节点沉降的平均值作为桩筏基础的沉降平均值,天然地基上的筏板基础及变刚度桩筏基础各布桩方式的总荷载与沉降特征值对照如表1所示。
由表1及图7～图12可看出:表1 筏基与变刚度桩筏基础数值计算特征沉降对比表T able 1 The characteristic settlement of the raft and piled raft found ations荷载/kN Load特征沉降/mmCharacteristie displacement工况 Work condition 工况1工况2工况3工况4工况54级荷载325000kN 沉降最大值/mm 109.9431.837.4731.2444.91平均沉降/mm 76.4220.7826.2124.929.51沉降差/mm 73.4425.4430.2520.538.058级荷载650000kN沉降最大值/mm 219.8793.33112.8390.83111.29平均沉降/mm 152.8461.2880.5676.8578.7沉降差/mm146.8776.0585.5346.481.28 说明:表中沉降最大值是指一定试验与荷载条件下全部测点位移的最大值;沉降差是指同组试验中任意两测点(与试验测点相对应)位移差值的最大值.图7 1-1截面沉降图Fig.7 The settlement of section 1-1图8 2-2截面沉降图Fig.8 The settlement of section 2-2121 第5期 靳元峻等:变刚度桩筏基础沉降规律研究图9 3-3截面沉降图Fig.9 The settlement of section 3-3图10 4-4截面沉降图Fig.10 The settlement of section 4-4图11 5-5截面沉降图Fig.11 The settlement of section 5-5图12 6-6截面沉降图Fig.12 The settlement of section 6-61)在不同荷载水平下,没有布桩的天然地基上筏基(工况1)的沉降最大值、沉降差都较桩筏基础的相应值大,当桩筏总荷载加至8级(P =650000kN )时,基础沉降平均值为152184mm ,过大。