一种考虑共同工作的桩基沉降计算方法研究

在现行计算桩基沉降的方法中,没有充分考虑到上部结构与基础之间的相互作用,实际上考虑共同作用后,桩基沉降曲线要平缓得多。由于现行考虑共同工作计算桩基沉降的成熟软件非常缺乏,因此在SAP2000软件基础上,利用visual basic平台开发的可视化程序,联合进行了桩基沉降的计算。在SAP2000软件的模型中,将桩理想化为弹簧支撑,通过自编程序多次迭代循环后得到单桩弹簧刚度矩阵,从而实现了借助于成熟商品化软件考虑共同工作的桩基沉降计算的目的。     

基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法研究

沉降计算是高承台桩基设计中的难点所在。为探讨高承台群桩基的沉降性状与计算方法,首先,基于Cooke法导得桩基侧摩阻力在其周围土体中产生的位移场分布,并考虑邻近桩基的存在所引起的位移折减效应,经迭加后获得桩侧单位厚度土的等效刚度系数;然后,通过对Boussinesq解进行桩的入土深度修正,导得桩端土的等效刚度系数。在此基础上,提出一种新的基于荷载传递法的高承台桩基沉降计算方法,并利用该方法对一模型桩试验结果进行了分析比较。结果表明,按该文方法获得的沉降预测值与实测值吻合较好。     

基于SAP2000考虑上部结构与基础共同作用的桩基沉降计算研究

在现行计算桩基沉降的方法中,应充分考虑上部结构与基础之间的相互作用,实际上考虑共同作用后,桩基沉降曲线要平缓得多。在SAP2000软件的基础上,利用Visual Basic平台开发的可视化程序,联合进行桩基沉降的计算。在现行规范关于桩基础沉降计算的基础上建立了桩土柔度矩阵,在SAP2000软件的模型中,将桩理想化为弹簧支撑,单桩弹簧刚度矩阵利用程序并通过多次循环迭代修正而得到。从而实现了借助于成熟商品化软件考虑共同作用的桩基沉降计算的目的。     

西安地区群桩沉降计算方法研究

目前桩基沉降计算尚无法精确反映实际沉降,各方法在不同地区适用性也不尽相同。对较为常用的群桩沉降计算方法进行了分析研究,并结合西安黄土地区工程实例进行对比分析,力求能对西安地区的群桩沉降计算提出一些合理建议。     

考虑承台底土作用的群桩沉降计算方法研究

目前群桩沉降计算方法主要有:等代墩基法,Mindlin-geddes法,等效作用分层总和法等等,通过考虑承台底土分担一定荷载对沉降的影响,对群桩沉降计算方法进行进一步的分析与修正,为工程中群桩沉降计算提供指导。在实际工程中,运用补偿原理,考虑桩土共同分担荷载,实现抽桩后沉降仍然控制在允许范围内,从而实现安全经济的目标。     

竖向荷载下桩身压缩和桩基沉降变形研究

随着我国建设规模的扩大,桩基础领域发展迅速,长桩基础被越来越多的工程所采用.工程实测表明,桩侧土模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.目前的桩身压缩测试结果大都基于工程试桩所得,通过现场大型单、群桩模型试验,深入研究群桩基础承载力、桩身压缩和土体压缩沉降性状.主要研究内容如下:(1) 通过系统模型试验,研究单、群桩基础的承载力性状.群桩中基桩桩身轴力、侧阻力的分布形式因位置的不同而不同.群桩端阻表现出明显的沉降硬化效应,即随着群桩基础沉降的增大,端阻力都会有不同程度的提高,且在较小桩距条件下提高程度较大,在较大桩距条件下提高程度较小.(2) 工程实测表明,桩身压缩产生的沉降始于加载初期,并伴随加载全过程.桩侧土压缩模量较高的非软土地区,长桩静力试桩的荷载传递和桩身压缩性状与软土地区超长桩性状相似,长桩的桩身压缩量相当可观,计算中应予以考虑.(3) 群桩试验表明,桩间土的竖向变形在桩顶处最大,随着深度的增加,桩间土的竖向变形逐渐变小.桩间土除了产生剪切变形(桩、土相对位移)外,还出现压缩变形.(4) 同一荷载水平下,桩端以下土层的沉降值随深度的增加而减小,整体压缩主要产生在距桩端一定厚度的土层范围内,即土层距桩端越近,单位厚度土层的整体压缩量越大;同一深度处,土体整体压缩沉降值随荷载的增大而增大.(5) 当复合基桩分担荷载值一定时,大桩距群桩桩端整体压缩沉降值较小桩距群桩小;桩数多的群桩桩端整体压缩沉降值较桩数少的群桩大,这是由于群桩效应增强所致,即桩距一定时,随着桩数的增多,桩与桩之间的增沉效应增强.(6) 群桩桩端平面以下地基土,其整体压缩变形及压缩层深度因桩距的不同差异很大,即在P=Pu/2(其中,P为群桩承载力特征值,Pu为群桩极限承载力)荷载条件下,大桩距群桩基础地基土整体压缩变形及压缩层深度较小桩距小,这与粉土、软土中群桩试验的结果一致.(7) 研究了桩侧阻力分布模式对桩身压缩沉降的影响机制,给出了考虑不同侧阻分布模式时,桩身压缩系数的3个计算公式:ξe正三角=0.33α+0.67,ξe矩形=0.50α+0.50,ξe倒三角=0.67α+0.33其中zξe正三角,ξe矩形,ξe倒三角,为不同侧阻力分布模式下的桩身压缩系数,α为端阻比例.(8) 给出了小桩距群桩基础的沉降计算公式:s=ψn∑(i=1)σgzi-Esi△zi+se 其中,s为计算沉降值;ψ为沉降计算经验系数;σgzi为群桩各基桩对应力计算点桩端平面以下第i层土1/2厚度处产生的平均附加应力之和;Esi为第i计算土层的压缩模量,采用土的自重压力至土自重加附加压力作用段的压缩模量;.zi为第i计算土层的厚度;se为计算桩身压缩量.该公式可考虑桩身的压缩、桩数、群桩的几何特征、侧阻力分布模式、端阻比例等因素对桩基沉降的影响.(9) 基于目前规范中给出的压缩层厚度确定方法,通过压缩层厚度计算方案的比较,确定了压缩层厚度计算公式.(10) 在已有的考虑桩径影响Mindlin解竖向应力系数的研究成果上,给出了小桩距群桩基础的平均竖向应力系数的数值解,制作相应的数据表格,该表格可供相关的工程设计人员手算沉降量时使用.     

风荷载下超高层建筑上部结构与桩筏基础共同作用桩顶反力计算研究

共同作用分析是考虑上部结构与地基基础相互影响的动态调整过程,基于上部结构—桩筏基础-地基土的相互作用进行风荷载下共同作用的流固耦合数值计算。借助流体动力学采用大涡模拟方法,建立考虑风—结构流固耦合数值计算模型,并运用MpCCI软件进行流固耦合面上的数据传递,以实现流体、固体相互作用。计算结果表明,较静载相比,风荷载引起的桩顶反力变化值不超过静载下的5%。计算方法和计算结果可以为风荷载作用下对地基基础的研究和流固耦合问题分析提供参考。     

2012年“华夏建设科学技术奖”获奖项目(三等奖) 带裙房高层建筑桩基设计与沉降计算的研究

一、立项背景高层建筑桩筏基础设计中,桩多采用等长、等直径均匀布桩、即等刚度设计。实测沉降表明,等刚度设计情况下,带裙房的高层建筑物主楼的差异沉降及与裙房间的不均匀沉降问题比较普遍,特别是框剪、框筒、筒中筒结构,主楼碟形沉降明显。现有的全国性和地方性规范对桩箱或桩筏基础设计问题涉及较少。带裙房高层建筑桩基优化设计与沉降计算的研究很有必要。     

台风 “鲇鱼”作用下厦门沿海某超高层建筑风压特性的风洞试验与现场实测对比研究

为研究超高层建筑表面的风压特性,基于对厦门沿海某超高层建筑表面风压开展的现场实测和风洞模型试验,探讨了台风“鲇鱼”作用下超高层建筑表面的风压特性及其分布规律。研究结果表明：通过风洞试验和现场实测所揭示出的超高层建筑表面风压特性（平均风压系数、峰值风压系数）及其随风向角的变化规律基本一致;平均风压系数的现场实测与风洞试验结果在迎风面吻合较好,而背风面现场实测值明显较风洞试验结果小;峰值风压系数的现场实测与风洞试验结果除个别测点外相差较大。     

黄土地区桩基桩土共同作用性状仿真与试验研究

黄土的工程特性和地层分布具有其自身的特点,黄土地区桥梁桩基桩-土-承台共同工作的研究越来越受到工程界和学术界的关注.在总结国内外研究现状的基础上,通过现场测试和离心试验研究,利用数值仿真技术,结合理论推导,对黄土区桥梁桩基桩-土-承台共同作用进行系统分析:博士学位论文(1) 基于Visual Fortran平台,对大型通用有限元软件Marc进行二次开发,研发了更适用于分析桩基和岩土问题的系列用户子程序包,主要包括:模拟地基初始应力及其释放子程序、移动分布荷载子程序、参数随工况变化的非线性弹性本构关系子程序、接触面单元子程序和动态接触状态子程序等.(2) 进行黄土地区桥梁桩基现场静载试验,试验中布设了百分表、弦式钢筋应力计和混凝土应变计等测试仪器,对各级荷载下的桩顶沉降、桩身轴力、桩端反力及桩侧摩阻力进行现场测试和分析;同时进行现场浸水试验,对黄土湿陷区干燥状态及浸水状态下单桩竖向承载特性变化情况进行研究,揭示地面浸水对黄土区域桥梁桩基承载力性状的影响:分析桩及桩周土浸水期间的沉降变化规律.(3) 建立分析桥梁桩基单桩空间轴对称有限元模型;结合此模型提出计算自重湿陷性黄土地区合理桩长的方法--叠加法,得出当中性点上、下土层摩擦力分布形式相同时,应增加的桩长与摩擦力的分布形式无关,而只与极限摩擦力的大小有关的结论.运用此方法分析自重湿陷性黄土湿陷特性对桩基承载性状的影响规律,结果表明:在极限荷载时,中性点深度与桩长有关;湿陷系数对桩剩余承载力的影响是非线性的;定量给出中性点深度及应增加桩长的范围.基于剪切位移法并利用弹性理论,推导自重湿陷性黄土条件下桩基沉降、轴力及中性点计算公式,并与工程实测进行对比验证.(4) 考虑桩周土体及桩-土接触的非线性,建立分析群桩的三维空间有限元计算模型,分析各种土体和桩体参数条件下群桩基础的承载性状及各参数对群桩效应的影响;对Vesic法进行改进,克服了原公式不能考虑群桩桩长的缺点;通过初应力释放子程序,模拟黄土的自重湿陷,并进一步分析负摩阻力条件下的群桩效应.(5) 利用研发的子程序间相嵌套并结合Marc软件中的死活单元功能,解决了钻孔灌注桩整个连续施工及加载过程数值模拟几个关键问题,利用所建模型结合工程实例分析钻孔灌注桩的钻孔、泥浆护壁、混凝土灌注、混凝土凝固及加载全过程,并对施工过程中地基位移及应力变化规律进行分析.分析表明:孔位钻进及混凝土灌注过程中所产生的地基土应力释放和应力重分布现象,在数值模拟中不能忽略,未考虑施工过程计算的桩的承载力值比实测值偏大.(6) 研制了在离心机运转过程中从事轴向加载的桩基离心试验设备,该设备由加载控制系统、带测试元件的模型桩及位移和应力量测系统等几部分组成,在离心机上进行了9组单桩和群桩的模型试验,研究不同地基条件下桥梁单、群桩的受力特性,着重分析黄土湿陷沉降条件下负摩阻力的群桩效应.     

大型桩基础施工及其沉降观测

在阐述了大型桩基础类型的基础上，以人工挖孔灌注桩为例，详细分析了具体施工中的流程、工艺安全措施及质量控制措施，并探讨了大型桩基础的沉降观测，以确保桩基础及整个建筑的安全适用。     

沉降控制理论在处理某高层建筑桩基中的运用

结合工程中桩基未能按设计要求进入持力层足够的深度，桩基承载力不能满足设计要求的现状，比较了桩基质量事故的处理方案，介绍了沉降控制理论在刚性复合地基方案中的应用，最终将建筑物沉降控制在正常范围内。     

高速铁路CFG桩筏复合地基沉降特性试验研究

对京沪高速铁路CFG(Cement Fly-ash Gravel)桩筏复合地基进行了现场试验研究,实测了桩顶、两桩中心、四桩中心处桩间土体的沉降值及路基面沉降值,深入分析了桩顶、两桩中心、四桩中心处桩间土体的沉降及路基面沉降随荷载和固结时间的变化规律,对CFG桩筏复合地基的沉降特性进行深入研究,得到以下主要结论:沉降主要发生在加载期间,即沉降快速发展阶段,期间桩顶、桩间土沉降均占总沉降的60%左右;CFG桩加固区沉降约占相应总沉降的1/4,下卧层沉降约占3/4;路基面沉降曲线成锅形分布,路基中间沉降量较大,路基两侧较小;地基沉降—荷载—时间规律可分为3个阶段,即沉降快速发展阶段、沉降发展阶段和沉降基本稳定阶段;超载预压对于减少工后沉降是必要的,预压3个月后,地基沉降基本上趋于稳定,路堤的预压静置时间应不小于3个月。     

某高层建筑桩基础超常沉降抢险加固及原因分析

温州市某采用桩基础的高层建筑在使用6年后突然出现超常沉降。介绍了该工程采用卸载和锚杆静压钢管桩相结合的抢险加固过程。计算和调查分析结果表明,桩基础承载力严重不足是造成该工程超常沉降的最主要原因;同时,该工程还存在结构选型不合理、施工质量差、使用不当等方面的问题;台湾台东地震和大旱引起的水位下降也对该工程桩基础的承载能力造成一定影响。     

上海高层建筑桩基土类型特性和沉降分析

对上海市区 182幢采用桩基工程的高层建筑 ,进行长期沉降观测 ,得到了各类桩基工程实测沉降的定量数据 ,经过统计、归纳、分析 ,基本上掌握了上海软土地区不同桩基土类型的沉降情况 ,为以后寻找新的桩基沉降计算模式提供了充足的依据。     

预制桩在某厂房基础加固工程中的应用

通过对预制桩在某厂房基础加固工程中的沉降监测,分析了该厂房产生不均匀沉降的原因,并提出了一套在类似工程中切实可行的加固处理方法,从而为类似工程提供了参考。     

浅谈绍兴某高层商住楼建筑沉降观测及分析

介绍了商住楼水准基点、沉降观测的点位布设和观测流程,对测得的观测数据进行了沉降量、沉降速率及其趋势分析,"时间荷载沉降"关系分析,等沉降曲线与累计沉降量分析,并对沉降观测提出了几点建议。     

某高层建筑基础的减沉补强

利用长短桩组合基础对某高层建筑进行减沉补强,本文对补强基桩的选型、长短桩基础的计算进行分析,并提出自己的见解。     

某高层筏板和桩及地基共同作用分析与计算

介绍了基础的处理原则及处理方案,并对筏板的沉降及其底土的弹簧刚度、桩顶沉降及桩身刚度、地基强度进行了分析计算,以供类似工程参考。     

大型储罐CFG桩复合地基变形性状和变刚度调平设计

大型储罐对地基的承载力要求高,对不均匀沉降量有严格限定,天然地基不能满足要求,需要进行地基处理。通过现场试验和数值分析相结合的手段研究了大型储罐CFG桩复合地基的变形性状,揭示了大型储罐CFG桩复合地基的沉降呈内大外小的碟形分布,距储罐地基中心0.7R(半径)范围内沉降值较大且变化幅度不大(约为20%),定义为储罐地基沉降核心区,影响沉降最主要的因素是CFG桩的桩长,在此基础上提出大型储罐复合地基空间变刚度调平设计方法,即增加沉降核心区的地基刚度或同时减小沉降非核心区的地基刚度,以有效减小储罐地基的差异沉降,改善储罐结构的受力状态。