自适应调节下广义复合基础设计方法与工程实践

差异沉降是导致基础内力和上部结构次应力增大、基础板厚与配筋增加的根源,因此,保证筏板的零差异沉降是建筑物结构体系保持最优状态的根本措施,而实现这一措施最有效的方法就是合理布置与调整地基与桩基的支承刚度。另外,端承桩基础如何充分利用良好的地基土承载力仍然是桩土共同作用理论应用的一大难题。为此,专门研制了置于桩顶的变形调节器,并报导了它的构造和工作特性,通过它对桩土支承体系支承刚度进行人为干预下的自适应调节,提出了广义复合基础的设计方法。一项工程实践表明:本方法不仅成功解决了上述问题,而且取得了良好的经济效益。

位移调节器用于端承型桩筏基础的模型试验研究

位移调节器是用于调节物体支承接触点之间位移的特殊装置,可用来保证端承型桩筏基础桩–土的变形协调和共同作用。为研究端承型桩筏基础中位移调节器的设置对桩–土–筏相互作用的影响,进行了位移调节器设置前后端承型桩筏基础的室内模型对比试验。试验测量了桩身轴力、筏板沉降及桩间土反力,分析了不同荷载级别下端承型桩筏基础的荷载传递规律、整体沉降与差异沉降分布特征以及桩土荷载分担比等内容,结果表明:与常规端承型桩筏基础相比,位移调节器的设置改变了桩筏基础的荷载传递规律,顺利实现了桩土的共同作用,同时适当支承刚度的调节器可优先且充分地发挥筏底土体承载能力,优化桩土荷载分担比。结论可为进一步理论研究提供试验依据。

桩承载力时效对桩土相互作用及沉降的影响分析

对软土中两根47 m长灌注桩分别在成桩28 d和1 750 d后进行了承载力试验,其极限承载力提高幅度达到30%左右。分析了单桩承载力随时间提高(称为时效)的机理,提出了单桩承载力时效对桩筏基础桩土相互作用影响的分析方法,并结合工程实例进行了分析。

设置变形调节装置桩筏基础工作机理及应用领域

常规桩筏基础在不断推进的工程实践中面临新的困难。为迎接新的挑战,笔者等在厦门地区对设置变形调节装置桩筏基础进行了工程试点应用,取得了显著的经济效益和社会效益。本文在详细介绍设置变形调节装置桩筏基础工作机理的基础上,重点对其应用领域进行了阐述。结果表明：和常规桩筏基础相比,设置变形调节装置桩筏基础通过调节器的设置,实现了桩基支承刚度的人为干预和按需调节。设置变形调节装置桩筏基础主要可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。

软土地区复合桩基础适用条件的探讨

复合桩基的根本是桩土共同作用,而桩土共同作用的前提则是桩土变形协调,基桩与地基土的支承刚度通常存在数量级上的差异,因此要使桩土的变形协调,必须要采取一定的措施。以桩土共同作用机理为根本对复合桩基的使用条件进行了探讨,指出天然地基承载力满足率小于0.5而采用复合桩基时,桩土共同作用无法形成,最终使整个建筑物的安全度降低;天然地基承载力满足率大于0.6甚至0.7时,复合桩基整体安全度虽容易满足,但整体偏于保守,另外还容易缩小复合桩基适用范围。建议复合桩基使用条件中天然地基承载力满足率大于等于0.5即可。

变刚度桩筏基础沉降规律研究

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。

桩筏基础变刚度设计有限元分析

针对桩筏基础等刚度设计条件下普遍存在的"碟形沉降"现象,从变形控制角度出发,将筏底桩体视为非线性弹簧,采用单桩载荷试验所得Q-s曲线作为弹簧刚度,建立了桩筏基础简化分析模型.通过数值模拟手段,采用平面变刚度、竖向变刚度和空间变刚度三种设计方法降低筏板基础的差异沉降,比较分析了桩筏基础均布荷载下各种设计方法的沉降特征.结果表明桩筏基础的空间变刚度可有效减小基础差异沉降,改善基础受力变形特征,并降低材料用量,技术经济效益显著.

刚-柔性桩复合地基设计理论探讨

刚-柔性桩复合地基设计理论的发展明显地落后于工程实践,基于工程实践成果以及计算机仿真分析结果对刚-柔性桩复合地基设计理论进行了研究,根据不同的基础形式对刚-柔性桩复合地基进行分类,分析了不同型式复合地基的适用性,提出了具体的设计步骤,探讨了承载力与变形等相关问题.此外,还提出了刚-柔性桩复合地基优化设计的建议,并通过工程实例对上述设计理论进行验证.

设置变形调节装置桩筏基础工作机理及应用领域

常规桩筏基础在不断推进的工程实践中面临新的困难。为迎接新的挑战,笔者等在厦门地区对设置变形调节装置桩筏基础进行了工程试点应用,取得了显著的经济效益和社会效益。本文在详细介绍设置变形调节装置桩筏基础工作机理的基础上,重点对其应用领域进行了阐述。结果表明:和常规桩筏基础相比,设置变形调节装置桩筏基础通过调节器的设置,实现了桩基支承刚度的人为干预和按需调节。设置变形调节装置桩筏基础主要可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。

设置变形调节装置桩筏基础设计方法及工程实践

设置变形调节装置桩筏基础通过调节装置实现对桩土支承刚度的调整与优化,使其可应用于端承型桩基桩土共同作用、变刚度调平设计、老桩的再生利用以及土岩结合地基等支承刚度严重不均匀的情况。作为一种新的桩筏基础形式,工程实践表明设置变形调节装置桩筏基础可取得显著的经济效益和社会效益。为推动其进一步应用与发展,形成成套设计理论与方法,本文详细介绍了变形调节装置桩筏基础的设计过程,并通过一工程实例对其设计方法进一步进行了分析,供广大工程技术人员参考。

广义复合基础的概念和工程实践

上部结构、基础、地基(含桩基)始终是一个共同作用着的整体,衡量这个整体是否安全可用,主要看建筑物的平均沉降与差异沉降是否满足要求。研究表明:对地基(含桩基)的支承刚度的大小和分布进行合理的调整是差异沉降控制设计最有效的方法。在此基础上提出了广义复合基础的概念,并对地基土承载力的合理取值进行讨论,同时给出了几种对地基支承刚度进行合理分布的方法,尤其是自适应变形调节器的研制,为解决端承桩复合桩基应用的难题提供了可能性。工程实例的成功应用表明:该文提出的广义复合基础的设计方法和相应的变形调节装置具有广阔的应用前景。

桩筏基础沉降计算与监测分析

介绍了3种不同的地基基础沉降计算方法,结合某工程实例,分别采用此3种计算方法进行了夯扩桩筏基础的沉降计算,并把所得的3种计算值分别与单桩静载荷试验、建筑物沉降观测所得的夯扩桩筏基础沉降值进行比较。分析表明:地基基础设计计算以地方标准更接近其真实值;单桩静载荷试验得到的桩顶沉降量对基础设计是一个非常重要的依据。

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。

基础设计的几个问题讨论

基础设计的地域性、经验性较强,要求设计者具有较强的力学、岩土及结构理论基础并具有丰富的实践经验。通过对基础设计中基础配筋、设计及施工措施应与计算简图一致;扩展基础的最小配筋率对岩石场地的基础不合理;所有扩展基础都宜进行抗剪承载力验算;改变均匀满堂布桩旧习惯,积极使用变刚度调平设计新理念等问题进行讨论。

考虑桩刚度的桩筏基础设计

在超高层建筑的桩筏基础设计过程中,桩刚度的合理取值对桩基布置、筏板内力分布和挠度计算均至关重要。然而,由于桩周土地质条件的复杂性,桩刚度精确值很难得到。现有商业设计软件中桩土等效刚度的默认值大多基于以往工程经验,但考虑到项目工程的独特性,默认值往往与实际桩刚度存在较大的偏差。这种偏差可能导致设计方案与实际受力状态不符,使结构设计存在一定安全隐患。基于Mindlin解^([1,2]),重点分析单桩、群桩中桩刚度的合理取值。结合具体工程案例,分析不同桩刚度取值对桩筏基础计算结果的影响。同时,桩刚度的取值也会引起上部结构荷载在外框柱与核心筒之间的重新分配,在确定桩基布置方案时需考虑该因素的影响,在外框柱下预留一定的安全余量。

海口双子塔-南塔桩-筏基础设计与研究

海口双子塔-南塔超高层建筑采用桩-筏基础,其上部结构传力复杂、水平及竖向荷载大、内筒与外框地基差异变形及群桩效应明显,基础设计难度大。分析研究了桩-筏基础设计中单桩承载力特征值取值、超高层塔楼核心筒与巨柱间的差异沉降控制、水平荷载影响等关键问题,总结了巨型外框-核心筒超高层结构桩-筏基础的设计要点。基于承载力及变形控制要求比选了3种不同的基础设计方案,结果表明采用变刚度调平设计方法有效地减少了不同区域的差异沉降,桩身承载力满足要求,经济指标更优。

非均匀地基高层建筑基础方案优化分析

厦门某高层建筑筏板下分布有不同性质的岩土层,且各岩土层的承载力较高,若采用常规桩筏基础,地基土承载力得不到利用,造成浪费。本文通过在残积土层下部设置10根人工挖孔桩来弥补其承载力的不足,其他区域则采用天然地基的方案。通过有限元数值计算验证了在人工挖孔桩桩顶设置变形调节装置来调节不均匀沉降是合理的。目前本工程已进入上部结构的施工阶段,其设计理念可供同类工程参考。

路堤荷载下桩筏复合地基受力及沉降特性研究

依托实际工程,运用Midas/GTS软件建立三维有限元模型,对路堤荷载下CFG桩筏复合地基受力及沉降规律进行研究.结果表明,桩筏复合地基具有良好的加固效果,能有效地减小沉降,提高地基承载力.路基填筑过程中,地基沉降分为快速发展阶段、发展阶段和稳定阶段.沿路基横断面方向,桩筏复合地基桩顶、桩间土沉降及竖向应力变化规律基本一致,均在路堤中心处最大,向两侧坡脚处延伸沉降值逐渐减小.沿深度方向,桩体沉降变化较小、桩间土沉降变化较大,二者在一定深度处相交;桩身轴力呈先增加后减小的趋势;桩侧摩阻力近似呈"S"形分布;中性点位置约在桩顶以下5.3m处.所得结论可为路堤荷载下桩筏复合地基的设计及施工提供一定的参考.

基于试桩曲线的桩筏基础沉降实用计算方法

根据实际工程中桩筏基础沉降处于线弹性阶段的特点,从试桩曲线得到的单桩竖向刚度入手,基于相关理论和经验公式建立了桩筏基础整体竖向刚度的计算方法,并在此基础上给出了在设计荷载作用下桩筏基础平均沉降的实用计算方法。通过对软土地区及黄土地区高层建筑基础、嵌岩桩基础及大型交通工程4大类8个工程实例的现场实测结果对比分析,计算沉降值基本为实测沉降的0.8~1.5倍,验证了所提出的沉降计算方法的可靠性,可为实际桩筏基础初步设计中的沉降计算提供参考。

长螺旋钻孔压灌桩承载力设计取值实例分析

通过金沙萨中部非洲国家文化艺术中心设计试柱的施工与承载力测试,对比采用岩土勘察报告、相关专业技术规范或标准预估的单桩承载力设计值与现场承载力实测值,结果表明与普通钻孔灌注桩的承载力相比采用长螺旋钻孔压灌柱工艺单柱承载力提高。建议结合现场地层与资源条件,利用长螺旋钻孔压灌桩工艺特点,采用比预估值更高的承载力设计值,从而达到技术安全合理的目标。