地震荷载下刚性桩复合地基变刚度调平前后的性状分析

基于ABAQUS有限元软件模拟分析,通过模拟土的动力本构模型,选取合理的人工边界,建立了2种刚性桩复合地基与上部结构相互作用体系有限元动力分析模型,采用时程分析法对刚性桩复合地基调平前后进行地震响应分析。结果表明,调平后刚性桩复合地基对相互作用体系中上部结构的动力反应明显要比调平前时动力反应小;调平后的筏板基础在地震荷载载作用下,筏板较调平前的弯矩更小,差异沉降也更小;调平后刚性桩复合地基中,在地震荷载下长桩的最大弯矩和水平位移远大于短桩,长桩在变刚度处弯矩较大,容易发生断桩。通过对比指出,调平后刚性桩复合地基在同等经济条件下抗震性能优于调平前。

桩基变刚度调平前后在水平力及偏心荷载下的性状分析

基于有限元软件模拟分析,选取6种模型,在群桩总体积相同的条件下对比分析了桩基在竖向均布荷载作用下不同的布桩方式下筏板差异沉降、水平力及竖向偏心荷载作用下调平前与调平后筏板差异沉降、筏板在调平前与调平后的弯矩、桩在调平前与调平后的轴力与弯矩,得出桩基调平前后筏板与桩的受力变化规律,为理论分析变刚度桩的工作性状提供了参考。

桩基础变刚度调平设计量化控制指标研究

考虑到当前规范缺乏可以实操的桩基变刚度调平具体设计细则和方法,实际设计环节也尚无明确、可控的量化指标,对模型试验和设计实践成果进行分析,提出桩基变刚度调平设计计算方法和设计原则.通过室内大型模型试验成果对变刚度调平具体控制指标进行量化分析研究,得出强化指数在1<λ_(s)<1.30范围内时,标准沉降比、标准刚度比与强化指数大致成线性关系,进而提出核心筒区域强化指数宜为1.05~1.30,外框区域的弱化指数宜为0.70~0.95.采用上述控制指标进行野外大型变刚度调平桩筏基础模型试验设计研究.结果表明,不均匀沉降大幅减小,实测最大差异沉降均小于规范规定允许值.可见采用上述指标进行变刚度调平设计对于控制差异沉降效果显著.

变刚度调平设计理念在城市道路深厚软土地基处理中运用分析

《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)之中对数十年来我国关于桩基基础设计方面取得的重要研究成果进行了总结,其中涉及变刚度调平设计的优势。这种设计方式能够将以往等刚度均匀布桩的缺陷进行有效突破,且在成本投入规模缩减和经济收益规模扩大中也可以发挥良好的效能。本文以苏州工业园区金光科技产业园金江路(光胜路—吴浦路)工程作为案例,对变刚度调平设计理念在城市道路深厚软土地基处理中的运用进行了研究。

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。

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。

复合地基基础空间变刚度调平设计方法的数值模拟

基于地基基础支承刚度与上部荷载分布特征相对应的原则,考虑地基中的应力场、应变场的分布,对地基基础的空间变刚度设计方法进行了数值分析.建立复合地基基础的三维有限元模型,以地基变形模量的变化来反应地基的支承刚度的空间变化,讨论地基支承刚度空间变化时,基础沉降等值线的分布规律,验证了地基基础空间变刚度对减少基础沉降差,改善建筑结构的受力模式,减小筏板内力和厚度、降低上部结构次应力具有显著效应.

变刚度调平布桩模式下筏底地基土承载性状研究

针对桩基变刚度调平设计方法进行了现场大型模型试验和具体工程实测跟踪分析,测量了变刚度调平布桩模式下筏底地基土反力,对比模型试验和工程实测结果分析了不同荷载级别下桩土荷载传递特性和桩土荷载分担比规律。按变刚度调平原则进行设计的桩筏基础,主楼荷载向两侧裙房传递的范围约为裙房1.25跨左右,荷载扩散强度随裙房层数增多而增大。筏板边缘与中心点处土反力比值在1.89~1.23之间。相当于工作荷载时,筏板下地基土约分担总荷载的37.5%,并随荷载增大而提高。这说明变刚度调平设计将核心筒外围设计为复合桩基既合理又能有效地发挥桩和承台的承载作用,减小用桩量,还可最大限度减小差异沉降。

变刚度调平设计中桩基承载性状研究

桩基变刚度调平设计的框筒结构体系大比尺模型试验和实际工程桩顶反力测试结果均显示工作荷载作用下,核心筒不同区位桩顶反力随荷载水平的提高而增加,核心筒外围框架柱下桩顶反力也与核心筒下桩顶反力一样趋于均匀。可见,变刚度调平设计可调整反力分布,改善筏板的受力性状。模型试验中核心筒桩顶反力提高的比率是角桩最大、边桩次之、中心桩最小,角桩、边桩、中心桩反力与平均值的比值为:1.15∶1.02∶0.83。工程实测中外框架角桩下桩反力>外框架边柱下桩反力>核心筒下桩反力。这主要由于群桩效应引起的桩基竖向支撑刚度弱化,外框架柱下角桩处桩数少,群桩效应影响较弱。

CFG桩复合地基变刚度调平设计与分析

北京国际文化硅谷园位于北京朝阳区,工程场区以粉质黏土、粉土与砂土交互沉积为主,且地下水水位较高。该工程纯地下车库区域因自重不满足抗浮要求,采取了抗浮桩措施,同时主楼地基承载力不足,采用了复合地基,形成主楼复合地基+纯地下抗浮桩的型式。需要考虑主楼与纯地下车库,以及主楼的核心筒与外框架柱之间的差异沉降。通过基于地基与结构相互作用的差异沉降变形计算分析,验证控制与协调不均匀沉降的工程措施,设计选择合理的CFG桩持力层,调整主楼CFG桩桩间距、褥垫层厚度而调整地基刚度,并依据差异沉降计算分析优化调整抗浮桩的布置范围,实现了变刚度调平设计。工程检验与沉降实测,验证了本工程地基变刚度调平差异沉降的地基设计方案的合理性。

高层建筑桩基变刚度调平优化及其后注浆实现措施

为解决某高层建筑立面设计复杂导致的荷载分布不均、拟建场地没有较好的持力层、按常规设计的桩基计算最大沉降量和差异沉降量都不能满足规范要求的难题,基于变刚度调平概念设计对桩基进行了优化,并采用不同的桩长、桩径、桩距及后注浆技术实现优化方案。对后注浆桩承载特性和建筑沉降的实测结果表明:采用桩侧桩端联合后注浆桩的承载力比未注浆桩的承载力提高70%以上;桩基变刚度调平优化后,工程桩由初步设计的904根优化为541根,节约工程造价20%左右;建筑物实测沉降量和差异沉降均满足规范要求,达到了预期效果。

土岩组合地基变刚度调平设计新方法

使用plaxis有限元软件对土岩组合地基上设置变形调节器的桩筏基础进行了三维模拟,分析其优化调平效果。结果表明:桩基及变形调节器联合变刚度设置可以显著减小基础的差异沉降,降低基础不均匀沉降导致的筏板内力,同时充分发挥了筏板下地基土的承载能力,实现了优化调平设计。

某超高层办公楼两阶段变刚度复合桩基础监测数据分析

两阶段变刚度复合桩基础的工作机理与常规桩筏基础以及天然基础具有一定差异,为了解桩和地基土在建筑施工及使用过程中的应力以及变形情况,对某超高层办公楼两阶段变刚度复合桩基础的地基土压力、桩顶内力、弹性支座变形、钢筋应力、沉降变形等现场监测数据进行了统计分析,研究上述监测数据在逐层施工加载过程中的发展、变化规律,并与理论计算结果进行了对比。结果表明,基础反力实测结果小于理论计算值,验证了两阶段变刚度复合桩基础设计的合理性,从而验证了桩筏基础变刚度调平的理念。

北京地区变刚度调平地基处理设计与施工工程实例

北京某项目设计为大底盘多塔楼建筑群,不同塔楼之间高差悬殊,同一塔楼其核心筒和框架柱要求的地基承载力相差异常悬殊,针对建筑结构出现的特殊要求,通过变刚度调平地基处理设计的成功应用,既大幅度提高天然地基承载力和降低建筑沉降,同时又很好的解决建筑差异沉降过大的问题,创造了良好的经济效益和社会效益,为今后北京地区类似地质条件的工程应用积累了宝贵的经验。

典型软土层中群桩变刚度调平设计方案研究

群桩等刚度设计中因“加筋遮帘效应”会导致各基桩间轴向内力出现差异,造成上部结构开裂、倾斜,严重影响上部建筑结构的安全和使用。为减小群桩各基桩间轴向内力差,通过开展群桩变刚度调平优化设计研究,以进一步提高群桩的承载性能。基于变刚度调平设计理念,采用三维有限元分析软件ABAQUS对竖向受荷群桩的沉降特性及基桩轴向内力分布特征进行分析。重点选取粉质黏土、砂层土和淤泥质土等典型软弱土层,通过改变桩长、桩径和桩间距3个关键参数的调节方式以调平基桩刚度,使基桩轴向内力分配均衡化,据此提出3种典型土层中基桩变刚度调节优化设计方案。研究结果表明:粉质黏土、砂层土和淤泥质土中,各基桩轴向内力差异与中心桩内力值比例分别高达90.5%,51.3%和51.8%,且不同调节方式对不同土层中基桩刚度调节效果影响程度不同;3种典型土层中,变桩长、桩径的方式可显著降低各基桩间内力差值,但淤泥质土和砂层土中变桩间距对降低内力差的效果较小。不同土层中基桩刚度调节效果影响程度的不同与土层力学特性、桩土相互作用和荷载承担比例直接相关,故群桩变刚度调平设计应针对不同典型桩侧土层组合采取合适的调节方式。

变刚度调平设计在地铁TOD地基修建中的应用

结合某地铁区间上部TOD开发工程实例,针对上部规划高层建筑布置于区间结构的一侧造成荷载偏压严重这一问题,综合考虑地铁区间与开发建筑实施先后顺序和预留条件,提出采用变刚度调平设计理念,采取地基局部增强变刚度、桩基变刚度和结构变刚度三项措施,并利用有限元分析软件模拟进行分析验证。结果表明,采用变刚度调平设计能够有效控制荷载极端不平衡条件下的地铁区间结构沉降差异,既确保了地铁工程的建设工期和运营安全需求,也为上部开发预留了灵活的开发条件。

土岩组合地基变刚度调平设计新方法

使用plaxis有限元软件对土岩组合地基上设置变形调节器的桩筏基础进行了三维模拟,分析其优化调平效果。结果表明：桩基及变形调节器联合变刚度设置可以显著减小基础的差异沉降,降低基础不均匀沉降导致的筏板内力,同时充分发挥了筏板下地基土的承载能力,实现了优化调平设计。

移动硅谷创新中心三期基础变刚度调平设计

介绍了北京移动硅谷创新中心三期大底盘多塔楼结构的基础设计遥根据各塔楼基底压力和地质情况袁分别采用天然地基和CFG桩复合地基遥在塔楼CFG桩复合地基设计时袁引入桩基规范中基础变刚度调平的设计理念院强化塔楼筒体下地基土支承刚度袁相对弱化塔楼框架区地基刚度遥实测数据表明袁基础变刚度调平设计在提高地基承载力的同时袁又减小了差异沉降尧底板内力和上部结构次内力袁达到了节省造价的预期遥

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。

挤扩支盘桩的数值模拟及变刚度调平应用

差异沉降是群桩复合地基研究中一个不容忽视的问题,往往使得结构产生不良内力.传统的解决方法是采用改变桩长、桩距、桩径等来实现地基的刚度调平.支盘桩是一种具有高承载力和低沉降量特性的新型桩,通过差分分析软件FLAC 3D对挤扩支盘桩、基础、土层共同作用进行模拟,并对挤扩支盘桩的参数进行敏感性分析,最终达到减少和消除差异沉降的目的,使结构布置更加合理.