基于三维有限元分析的某高层项目地基-基础-上部结构共同作用分析

依托孟加拉国某项目,系统性介绍了采用三维有限元方法进行考虑地基-基础-上部结构共同作用的分析实例。首先,采用数值模拟方法,对现场非后注浆常规单桩静载荷试验进行反演分析,探讨了通过控制桩侧接触面强度折减系数及桩端接触面刚度来模拟桩端后注浆技术对桩侧及桩端加固效应的可行性。然后,依据孟加拉国家建筑规范(BNBC-2020)荷载组合值,采用流-固耦合分析方法进行了考虑短期加载效应及长期固结效应的地基-基础-上部结构共同作用分析,重点分析了群桩基础基桩轴力及竖向位移分布模式、单桩及群桩的基桩刚度对比、单桩与群桩的沉降比、桩土荷载分担比以及长期固结效应对沉降和筏板应力的影响,分析结果表明:(1)群桩基础下基桩桩端承载力占比约10%,整体表现为摩擦型桩,基桩轴力及桩身竖向位移延桩轴向自桩顶至桩底均表现为近似梯形衰减的分布。(2)采用共同作用分析方法计算结果的群桩效应显著,考虑长期效应共同作用分析的平均群桩基桩刚度约为350MN/m,单桩与群桩分析的沉降比约为0.25。(3)考虑长期固结效应后,筏板下桩土发生应力重分布现象,群桩整体沉降最大值增长约20%,筏板压应力最大值增长约10%。地基-基础-上部结构共同作用分析,宜采用考虑长期固结效应的流固耦合有效应力参数进行计算,以考虑排水固结的过程,以得到更为准确的筏板内力及基桩反力。

地基-基础-上部结构共同作用三维数值模拟分析

地基、基础与上部结构共同作用近年来成为理论研究与工程实践的热点问题。根据三者之间的相互作用原理,将地基基础与上部结构作为一个整体进行研究,通过选用合适的三维空间计算模型,考虑了材料的非线性和边界条件的非线性,应用数值仿真系统ANSYS程序对所建模型进行模拟分析。对于软硬不同的地基模型,计算结果表明,不同硬度的地基会在上部结构及基础中产生应力重分布,同时还得出了地基土应力的空间分布规律,此结果具有一定的理论和应用意义。

地基-基础-上部结构的相互作用对爆破振动的影响

简述了地基-基础-上部结构的相互作用,并介绍了一个工程实例。结果表明,基础的振动强度随基础埋深和上部结构重量的增加而减小,FFT主振频率随上部结构重量的增加而略有减小。

某大底盘双塔楼结构考虑地基-基础-上部结构共同作用变形分析

复合地基在设计中需要考虑地基和基础及上部结构的共同作用,传统的共同作用分析是将上部结构、基础、地基三者分离开来计算,这种计算模式忽略了三者之间的变形协调。本文首先根据弹性地基上扁球壳实用解答的基本方程,分析了地基-基础-上部结构共同作用变形计算的影响因素;然后结合某大底盘双塔楼复杂高层建筑采用刚性桩复合地基,对上部结构分别按照考虑与不考虑基础结构的影响进行计算分析,并对比了上部结构的整体变形计算指标;最后对建筑物进行地基基础的变形验算,并和变形实测值进行了对比分析。结果表明,考虑地基-结构共同作用后,上部结构基本自振周期延长,结构的变形显著增大,刚重比相应减小;通过变基床系数法使地基基础变形与沉降计算数值基本一致(变形协调),且变形计算值和实测值基本一致。

软岩地基斜锚-短桩复合基础水平承载性能研究

针对山区输电线路岩石地基斜锚-短桩复合基础这一新型基础型式,采用有限元方法构建并验证计算模型,并进一步以短桩的桩径及其嵌岩深度、斜锚长度、斜锚连接节点距地表深度为参数,开展嵌岩短桩及斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能对比研究。基于斜锚-短桩复合基础水平荷载-位移曲线初始弹性段、弹塑性过渡段和直线破坏段的三阶段变化特征,确定了各基础相应阶段的水平承载力。研究岩体及桩身截面混凝土应力分布特征、斜锚与短桩连接节点位置对斜锚-短桩复合基础抗水平承载性能的影响规律,结果表明:斜锚与岩体间的黏结锚固作用可将基顶水平力转化为斜锚拉力,使水平荷载传递至斜锚周围及短桩桩端以下的岩体,进而有效提高斜锚-短桩复合基础水平承载性能。通过优化斜锚连接节点距地表深度,可减小桩径及其嵌岩深度同时满足相应基础抗水平承载力设计要求,从而有效降低基础施工难度,提高基础安全性。

聚α-烯烃合成基础油分子结构与性能关系研究进展

介绍了聚α-烯烃(PAO)合成基础油的分子结构组成与性能之间的关系,其中包括分子结构与黏度、黏度指数和低温流动性之间的关系。通过分析现有的PAO分子结构参数与其黏度、黏度指数和低温流动性之间的关系,梳理出影响黏度的主要分子结构参数是相对分子质量、支链数量、支链长度和分子的有效长度。分子结构中支链数量、支链长度和支链位置对黏度指数有着重要的影响;支链数量和支链长度对低温流动性能有着重要的影响;支链数量少且较长的PAO分子结构(类似于星型)是兼具好的黏温性能和低温流动性较为理想的结构。因此,从分子水平研究PAO分子结构与性能关系,提炼设计和制备高性能PAO基础油理想结构组分的新思路,为PAO基础油产品升级和新技术的开发提供理论支撑和科学指导。

考虑桩-土-结构相互作用下的跨地铁隧道基坑和基础设计与分析

本项目为跨既有地铁隧道的高层建筑,通过对基坑及转换基础进行精细化的设计与分析,保证地铁隧道和高层建筑的安全。采用考虑桩、土、上部结构相互作用的m法建立整体模型,对不同的m值结果进行对比,得出桩和转换梁的合理内力进行设计;运用Midas/GTS软件分析基坑开挖和主体结构施工对跨下地铁隧道的影响,对比基坑底采用格构式加固和满堂式加固对地铁隧道隆起的影响,同时运用Midas/GTS软件对桩和转换梁进行有限元实体分析。研究表明,当m值较大时,对桩更为不利;当m值较小时,对转换梁更为不利;地层加固形式和开挖顺序对隧道的变形有一定影响,本项目格构式加固有效减少隧道隆起且经济性较优;整体模型有限元实体分析的结果与m法计算结果有一定可比性。

基础-结构动力相互作用对500kV变电站地震损伤的影响研究

针对某500 kV变电站抗震加固工程,以基础-结构动力相互作用为研究对象,采用 ABAQUS有限元软件建立了基础-结构动力相互作用分析模型。在此基础上,对该变电站进行了地震作用下的损伤分析。分析结果表明:在不同地震作用下,变电站结构的损伤均会随着结构自振周期的增加而增大;基础-结构动力相互作用对变电站结构的地震损伤具有显著影响;适当增大基础与主体结构之间的距离,可有效减小变电站结构的地震损伤。

考虑基础-结构动力相互作用的500kV变电站地震损伤机理研究

我国西部地区幅员辽阔,地震活动频繁,如何提高西部地区大电网的抗震能力是一个值得关注的问题。本文以500 kV变电站为研究对象,结合 ABAQUS软件建立了考虑基础-结构动力相互作用的500 kV变电站精细化有限元模型,对500 kV变电站在地震作用下的损伤机理进行了研究,重点分析了结构基础和抗震墙对结构损伤的影响,研究了地震作用下结构损伤的分布规律及特征,结果表明:基础和抗震墙对结构的损伤分布有较大影响。本文研究成果可为我国西部地区大电网工程建设中抗震设计提供参考。

考虑基础-结构动力相互作用的500kV变电站地震风险评估方法研究

电力系统是一个复杂的巨系统,具有高度的依赖性和复杂性。一旦发生地震,电力系统的稳定性将受到严重影响。因此,为了保障电力系统的安全稳定运行,需要对电力系统进行地震风险评估。本文以500 kV变电站为例,提出了一种基于蒙特卡洛方法的地震风险评估方法。该方法使用蒙特卡洛模拟技术来分析变电站的地震风险,并根据变电站实际情况对其进行修正和修正。利用该方法,可以分析不同抗震等级和不同抗震措施对地震风险的影响,进而评估其地震风险水平。根据震级、震中距离和场地类型对变电站进行了分级。然后对不同等级的变电站进行了地震风险评估,并通过分析和对比不同等级变电站的地震风险水平来确定最优抗震等级。

上部结构-地基基础协同作用分析及设计优化

在常规的高层结构设计中,一般将上部结构和基础部分分开设计,既分析上部结构时认为基地固定,忽略基础和地基土的变形对其内力的影响。而实际上地基基础-上部结构三者共同工作、协同变形,基础和地基变形会引起上部结构内力的重新分布,上部结构对基础的变形也具有一定的限制作用。因此,设计常用方法与实际情况存在一定的差异。本文以某高层建筑为例,运用MIDAS-GTS软件建立地基-基础-上部结构协同分析模型,计算了三者共同作用时,多种荷载组合情况下的基础沉降量、桩基内力及桩身强度,对比了是否考虑协同分析两种情况下的结构内力分布情况,最后依据桩基础内力分布及沉降特征、建筑与裙房的差异变形量等模拟结果,提出合理的桩长、布桩方式、差异沉降控制措施等优化方案为工程设计提供参考。

框架-剪力墙结构隔震参数的优化研究

文章针对框架-剪力墙结构进行了隔震参数的优化研究.由于框架和剪力墙的变形特性不相同,为了对上部结构进行更精准的分析,文章通过运用多质点分布参数体系,通过赋予框架和剪力墙对应的相关参数,探讨了框架-剪力墙结构在采用基础隔震的情况下其上部结构的变形特性,并给出了框架-剪力墙隔震体系上部结构框剪刚度比的优化意见.

土-岩组合地基变截面锚杆承载性能与机制研究

以山区输电线路工程为背景,针对实践中广泛遇到的上土下岩二元层状地基,提出了一种变截面锚杆技术,其原理为通过增大上覆土层中锚杆的截面积,达到充分利用上覆土层和下部岩层承载力的目的。为检验变截面锚杆的性能,采用现场真型试验和数值模拟相结合的手段,探讨了其承载力提升机制,分析了不同因素对承载特性的影响规律。研究表明,较等截面锚杆,变截面锚杆的上拔、下压以及水平承载力均有所提升。其中,水平承载性能提升效果最显著。场地覆土层厚度对锚杆上拔承载力影响较大,对下压和水平承载性能影响较小。场地地形坡度对锚杆水平承载性能有较大影响,二者呈负相关。此外,“上拔荷载+水平荷载”模式下,变截面群锚基础的承载性能优于等截面群锚基础和传统复合基础,且具有土方开挖量小以及更适用于斜坡地形的优点。研究成果可为该新型基础的推广应用提供技术支撑。

非一致地震波动输入下大型钢筋混凝土框架结构-地基体系地震响应规律

为探索非一致地震波动输入对大型钢筋混凝土框架结构地震响应的影响,基于OpenSees软件平台建立二维钢筋混凝土框架结构-地基动力相互作用有限元模型。将El-Centro地震波按P波波形分别以0°、15°、30°和35°角入射该有限元模型进行计算,对比分析框架柱内力和楼层层间位移的地震响应。研究发现非一致地震波输入方法对于大型钢筋混凝土框架结构建筑动力响应影响明显,随着地震波入射角的增大,钢筋混凝土框架结构底层柱的轴力幅值减小,剪力幅值增大,而弯矩幅值变化较小,楼层层间位移幅值也随之增大。研究结果对于大型钢筋混凝土框架结构抗震设计具有参考意义。

深厚填土地基处理、基础与结构共同作用设计

本文阐述了深厚填方地基的工程地质问题,讨论了现有的解决处理方法及局限性,提出了深厚填土地基处理、基础及上部结构共同作用的整体设计概念,以某工程实例对设计中的地基处理关键技术及下部沉降控制设计进行了探讨与总结,最后通过现场监测的方法进行了验证,为今后类似深厚填土地基工程设计与施工提供了可靠的技术支撑.

地基-结构动力相互作用对基础隔震效果的影响

以多层基础隔震框架为研究对象,利用有限元分析方法,研究地基-结构相互作用效应对基础隔震结构隔震效果的影响。对考虑和不考虑SSI效应时隔震体系的动力特性和地震响应的差异进行对比,并对地基-结构相互作用效应各组成因素对隔震后地震响应的影响规律进行分析。分析结果表明,地基-结构相互作用效应对基础隔震结构存在影响,在工程设计中,隔震结构不应忽略地基-结构相互作用效应的影响。

基于PLAXIS3D的地基基础-上部结构共同作用分析

以某多层框架结构为工程背景,通过PLAXIS 3D有限元程序构建包含上部结构与地基基础的三维数值模型,借助程序内嵌的弹塑性分析功能;首先,采用SAP2000建立结构有限元模型,在PLAXIS 3D中采用与其相同的底部约束条件,对比仅考虑自重作用时两模型中结构内力的差异,验证PLAXIS 3D进行框架结构内力分析的计算精度;然后,分别考虑小震与大震两种工况,采用拟静力方法,对结构施加水平地震力,研究土-结构共同作用下结构内力与不考虑共同作用时结构内力的差异性;最后,除PLAXIS3D整体模型之外,考虑将上部结构简化为均布荷载,分析两种情况下基础沉降的差异性。结果表明,建立土体与结构的整体三维模型可以直接考虑地基基础与上部结构的刚度协调,从而获得更加符合实际的结构内力和基础变形。

主裙楼不同连接方式对L型带裙房高层建筑结构-基础-地基共同作用影响研究

建立了某实际工程L形带裙房高层建筑三维分析模型,采用分层地基模型。引入缝连接单元。主要讨论了主裙房不同连接方式对结构的影响,连接处分别采用固结连接、铰接连接及主裙楼设沉降缝进行结构-桩筏基础-地基共同作用分析。研究表明:竖向荷载工况下,主楼与裙房之间设沉降缝的柱轴力要较另外两种小;而对于连接处的梁来说,主楼与裙房之间不设沉降缝时,以底层、顶层的梁受力最为不利。在设计时应注意加强其构造措施。主楼与裙房之间不设沉降缝时基础沉降量、主楼基础弯矩,倾斜较设缝时要大。常遇地震工况下固结连接与铰接连接的层间位移几乎相同,而设沉降缝的层间位移较它们要大。

筏板基础与地基和上部结构的协同作用分析 --以北京市某高层建筑工程为例

在高层建筑地基、基础和上部结构三者相互作用的过程中,地基起主导作用,其次是基础,另外还受到上部结构刚度的约束作用.文章以筏板基础为例,介绍一种有限单元方法,把地基按分层变化的有限压缩层模式,将基础与地基视为两种不同的弹性体,在同时满足静力平衡和变形连续的条件下,引入上部结构在底层柱脚处对基础的约束作用,同时求得地基反力和基础内力,最后以一具体实例来论证之.

板柱结构-基础-地基整体地震响应分析

对广州地区一例地基-基础-板柱结构动力相互作用体系动力特性、地震反应及其影响因素进行了计算分析。结果表明,土阻尼比、土层特性、基底埋深、基础型式、土体深度、地震波对相互作用体系地震反应影响明显,常规设计在一些部位存在不安全隐患。