超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析

为提高超高层建筑的安全性,提出一种超高层建筑复合桩基承载力可靠度仿真分析方法。建立函数关系式,分别计算柔性桩和刚性桩的极限承载力,分析桩侧摩擦力、桩端阻力以及桩长变化参数对承载力的影响;考虑超高层建筑安全系数和土层性质,利用恒载、活载指标评估复合桩基的荷载效应,建立随机变量计算模型获得不同可靠度指标的标准差,在融合各参数指标下完成对复合桩基承载力可靠度的最终计算。经仿真证明,所提计算方法得到的计算值与实际测量值非常接近,说明该方法的分析结果准确度较高,具有一定的应用价值。

地基承载力特征值确定土变形模量的探讨

目前我国地基沉降计算主要采用土压缩模量来计算,再用经验系数对计算结果进行修正。这种方法对于一些结构性较强的硬土地基误差较大,主要原因是取样扰动影响。为此,探讨了变形模量与地基承载力特征值的理论联系,在笔者提出的确定变形模量经验方法基础上,总结出依据地基承载力特征值确定变形模量的方法,该方法具有理论依据,可便捷地通过岩土工程勘察报告中常提供的地基承载力特征值确定土的变形模量,能够更为准确计算地基沉降值。采用不同方法(压板试验法、压缩模量推求法、标贯击数法、承载力经验法、依据地基承载力特征值确定变形模量法)计算了若干试验案例,通过对不同方法结果的对比,初步验证了依据地基承载力特征值确定变形模量法是可行的。

有限元法作为滩涂光伏阵列桩基设计计算方法的适用性研究

【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段,光伏阵列桩基在土建工程中占比很大,对投资有显著影响,目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范,其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法,探索有限元方法对此的适用性,【方法】以既有滩涂光伏桩基设计方案为例,依据行业规范方法进行竖向、抗拔、水平承载工况复核计算,同时使用有限元超载法和强度折减法进行计算和分析。【结果】分析及对比结果显示:两类方法所依据的力学机理基本相同,计算得出的承载力规律一致,安全系数值接近,沉降值接近;竖向承载和抗拔工况,有限元法得出的安全系数略大于规范方法;水平承载工况,有限元法得出的安全系数略小于规范方法;对于滩涂光伏阵列桩基而言,竖向承载力安全系数最低,是承载力设计的控制工况;抗拔承载安全系数最高,远高于规范要求值,不是控制性工况;水平承载安全系数居中,有较充足的安全裕度,该工况容易满足要求。【结论】结果表明:有限元法计算能够生动展示桩基及支架的空间、过程和细部力学响应,有利于指导和改进设计,对滩涂光伏阵列桩基设计有良好的适用性;有限元法用于桩基承载力计算应优先使用超载法;滩涂光伏阵列桩基的承载特点和工作环境与建筑桩基不同,目前规范规定的竖向承载力安全系数偏保守,应适当放宽,对设计理论创新做出尝试,并合理地控制工程投资。

深基坑新型张拉嵌入复合排水型锚固结构支护特性数值仿真分析

传统锚固结构很难满足软土地区深基坑工程工期紧、支护效果要求高的需求,对此提出张拉嵌入复合排水型锚固结构。通过分析新型支护结构的锚固机制得出:在基坑开挖过程中锚杆受力分为预张拉、端阻力递增和锚固作用失效3个阶段;给出了新型锚杆承载力计算方法;采用有限元软件模拟分析了新型结构的支护效果和排水特性。结果表明:新型锚杆轴力分布与普通锚杆不同,在预张拉锚头位置轴力出现陡增;相比于普通锚杆,新型锚固结构支护效果更好,能够使坡面最大水平位移减小37.2%,更有利于基坑稳定;新型锚固支护结构具有较好的排水效果,能够快速消散临空坡面附近的孔隙水压力。

考虑桩土变形协调的复合地基设计方法

目前在复合地基的设计中,由于采用桩体压缩模量计算得到的复合压缩模量偏大,造成复合地基加固区沉降被低估;另外桩和桩间土承载力发挥系数取值主观性较强,导致复合地基承载力计算结果偏大。针对上述两个问题,从复合地基形成机理出发,指出桩及桩间土共同直接承担荷载时必须保证桩土变形协调。桩土变形协调的条件是:(1)桩刺入垫层的深度不能超过垫层厚度;(2)桩宜设置为摩擦桩。在此前提下,分别计算桩及桩间土的沉降,利用桩土变形协调方法得到了桩土应力比和承载力发挥系数理论值,进而得到加固区的沉降计算方法。工程算例证实,从保证复合地基有效设计和工程安全的角度出发,应该根据桩土变形协调来进行复合地基设计计算。

复合地基沉降量计算的平均切线模量法

地基的沉降量计算一直是地基基础工程中的重点问题,在地基基础设计过程中地基沉降量是重要的建筑变形控制参数,在满足地基承载力要求的前提下,只要将地基的沉降控制在允许变形的范围内,就能达到更好的经济效益,因此地基沉降量的准确计算对地基基础工程至关重要。地基沉降量的计算不仅与地基土层的物理力学性质、强度参数、变形指标有关,还与基础的尺寸有关,本文在原位载荷试验p-s曲线符合双曲线的基本假定条件下,采用切线模量法反算地基土层的切线模量和强度指标黏聚力,得到地基土层的变形和强度指标参数后,再用平均切线模量法计算实际基础的p-s曲线,进而确定实际基础的地基沉降量。文中通过CFG桩复合地基原位载荷试验及地基沉降量计算案例对切线模量法计算地基沉降量进行了优化,并与现行规范中地基沉降量计算方法进行了比较说明,验证了该计算方法的合理性。

CFG桩复合地基设计要点

结合已有研究成果及工程实践,从CFG桩复合地基设计角度出发,对设计过程中的附加压力、变形计算深度、压缩模量、压缩模量提高系数、地下水等设计要点进行了分析,并探讨了桩长、桩径、桩间距等参数的选取原则,得出桩径越小,经济性越好,但同时相邻桩相互影响问题更加突出等结论。

渭河一级阶地密实中砂层承载力及变形特性研究

依托西安市渭河一级阶地某工程项目,通过现场试验及数值模拟对渭河一级阶地密实砂层地基进行承载力及变形特性研究,确定类似场地是否可采用天然地基建设近百米高层建筑。研究结果表明:渭河一级阶地密实中砂层的载荷试验P-s曲线呈缓变型,地基承载力特征值可取600kPa,变形模量可取40MPa;对渭河一级阶地类似工程进行分层总和法地基沉降计算时经验系数ΨS可取0.2;当地质条件类似时,建设近百米高层建筑采用天然地基是可行的。此研究结果可为西安渭河一级阶地高层建筑采用天然地基方案提供参考,亦可为类似场地进行变形计算提供经验参数。

CCS水电站砂卵砾石地基上的重力坝设计与研究

CCS水电站的左岸挡水坝段为岸坡上的混凝土重力式结构,最大坝高39m,坐落在深厚覆盖层,覆盖层自上而下依次为砂卵砾石层、砂层和粉质粘土层,最深达130余米。复杂的地形地质条件使地震液化、地基承载力低、不均匀沉降等问题突出。因现场不具备提高地基承载力的施工处理条件,为满足原始地基承载力要求及坝身整体稳定要求,在体型设计上突破常规,坝段纵向采用大平台+陡坡式的建基面,横向采用空箱和实体相结合的坝体形式,并在坝坡、横缝等方面采取相应的结构措施,最终确定合理的重力坝设计方案,可为类似工程提供了新的设计理念和参考。

振冲碎石桩在航电弃渣场段路基处理中的应用研究

以省道215乐山五通桥经犍为(高铁站)至沐川快速公路工程犍为段为依托工程,采用碎石桩对K19+975~K20+200航电弃渣场段路基进行处治,并对处治后的复合地基进行了承载能力验算和工后沉降变形验算。由验算结果可知,采用碎石桩进行地基处理,不仅能够大幅提高地基承载能力,还能够有效减少工后变形,从而达到工程要求。

振动沉模大直径现浇薄壁管桩技术及其应用(Ⅰ):开发研制与设计

振动沉模现浇混凝土薄壁管桩(PCC桩)技术是河海大学自主开发研制的用于地基加固处理的专利技术,是一种适合于软土地区的新型高效优质桩型,可有效地提高地基承载力和减小地基沉降。笔者介绍了振动沉模现浇混凝土薄壁管桩的技术原理、加固机理、施工设备、施工工艺及其设计与质量检测方法。该桩型具有承载力高、质量可靠和工程造价低等优点,具有较大的推广应用价值。

煤矿采空区基础变形特高压输电塔的承载力计算

煤矿采空区铁塔基础易发生变形,严重威胁特高压输电线路的运行安全。采用通用有限元软件ANSYS建立1000kV特高压输电铁塔有限元模型,对采空区铁塔在基础发生沉降、倾斜或滑移后,与正常设计工况进行组合时杆件的内力及其变化趋势进行计算分析,确定了不同工况下的基础变形限值。结果表明,在外荷载相同的情况下,基础位移限值由大到小的顺序为:顺线路变形、横线路变形、不均匀沉降和基础滑移。60°大风工况下基础变形限值最小,为铁塔基础变形的控制工况。与现行规程相比,计算得到的基础不均匀沉降限值偏低,依照规程限值判断铁塔受力状况偏于危险。基础位移未超过限值时对铁塔进行扶正,除基础水平滑移情况以外,铁塔杆件内力未超过极限承载力,处于安全状态。研究结果为我国煤矿采空区基础变形特高压输电线路的安全运行提供参考依据。

CFG桩复合地基试验研究

CFG桩复合地基广泛应用于土木工程各个领域,但就CFG桩复合地基的工作性态及桩-土共同作用机制尚不十分清楚,需要进一步研究。通过对CFG桩复合地基在川北某高层建筑中现场测试项目的资料分析,得出了CFG桩的桩-土应力分担的变化规律,对褥垫层上下的应力状态有了更为清晰的了解。测试荷载是实际的结构荷载,测试环境是实际的基础环境,测试结果更具实用性。测试结果显示,随着外加荷载的增加,桩-土应力比比例增加。当施工荷载为210 kPa时,桩-土应力比可达16。随着施工荷载的增加,桩体所分担的荷载增加较快,桩间土体分担荷载增加较慢。

土工格栅加筋路堤边坡结构性能模型试验研究

通过室内小比尺模型试验,模拟了两种边坡坡比、两种格栅以及3种加筋层数共计10种边坡结构在坡顶荷载作用下边坡和土工格栅的变形规律。研究了土工格栅加筋参数对路堤边坡结构性能的影响。试验结果表明,加筋能大幅提高边坡的稳定性和承载能力,并得出了土工格栅埋在土中的力学特征,对工程实践具有一定的指导意义。

钢板与轻骨料混凝土组合梁试验研究

通过钢板与轻骨料混凝土组合梁的试验,研究影响其抗弯及变形性能的主要因素,详细地分析了其变形性能,建立其抗弯承载力计算公式,得到其荷载 变形关系曲线·考虑钢板与混凝土组合梁本身结构及受力性能的复杂性,以数值积分方法为基础,考虑材料非线性,提出了一个钢板与混凝土组合梁从加载直至破坏的全过程非线性分析模式,编制计算程序,进一步明确钢板与轻骨料混凝土组合梁不同受力阶段的工作特性,得到其弯矩与曲率、荷载与变形关系曲线,计算结果与试验结果对比,二者吻合良好·

钢与混凝土组合梁非线性全过程分析

对钢与混凝土组合梁进行全过程非线性分析 ,更进一步明确组合梁不同受力阶段的工作特性 ,为组合梁的非线性设计方法提供理论分析手段·针对钢与混凝土组合梁本身结构及受力性能的复杂性 ,以数值积分方法为基础 ,考虑材料非线性 ,提出了一个钢与混凝土组合梁从加载直至破坏的全过程非线性分析模式 ,编制计算程序 ,给出其弯矩与曲率、荷载与变形的关系曲线·将组合梁的承载力及变形的计算结果与试验结果对比 ,二者吻合良好·

按变形控制确定中、低压缩性地基土承载力的研究

现行规范规定载荷试验中按沉降宽度比(相对变形)s/b的取值来确定地基承载力特征值,所依据的线性变形理论与现场试验和工程实测结果多有不符,往往导致地基承载力不能充分利用。Terzaghi.K.等仅给出砂土地基中的经验公式,且未能考虑荷载水平的影响。对砂性土和黏性土地基进行变直径圆板载荷试验的非线性数值模拟计算与分析。结果表明,随着基础宽度B的增大,基础沉降s增大的趋势迅速平缓,沉降宽度比s/B最终将收敛于零,表现出显著的非线性。据此,就中、低压缩性均质土,对规范中s/b的取值规定,按承压板面积提出初步的建议。几项工程实例表明,可将确定出的承载力特征值提高20%～40%。此外还针对Terzaghi.K.等的经验公式提出考虑荷载水平的修正计算式。

复合地基理论与其工程应用

对软弱地基处理所应用的复合地基理论 ,结合工程应用进行了相关公式的推导 ,给出了复合地基承载力计算的修正公式 ,同时为保证地基的稳定性 ,对加固体设计提出了设计校核要求 ,给出了加固体强度校核计算和桩长的基本要求公式。文章所给出的公式可供设计计算、检测环节参考和引用。

锚杆p-s曲线的双折线荷载传递解析算法

采用双折线荷载传递函数,导出了 1 组确定锚杆 p -s 曲线的解析算式,并由此提出了锚杆极限承载力的计算公式。算例分析表明,理论与实测 p - s 曲线符合良好,理论承载力计算公式也能较好地反映实际情况。

Midas/GTS在边坡稳定性与地基沉降分析中的应用

为了解决边坡稳定性与地基沉降对建筑物的影响,根据工程地质条件、地基处理方案、桩位布置及其他相关资料,基于Midas/GTS软件建立了某人工地基沉降和稳定性分析的二维施工过程模型.模拟并分析了三种不同施工工况条件下地基沉降的差别,同时对土层的位移场、应力场进行了对比分析,从不同角度对地基的稳定性进行了评估.分析表明:处理后的地基沉降量比较均匀,土层水平位移较小;地基的位移和应力以及桩基的位移均符合相关要求,土坡稳定性安全系数高.因此,该人工地基是安全可靠的.进一步的研究表明,为了增强该场地的安全性,可以采取开挖减压沟等工程措施.本文可以为类似地质条件的地基设计和施工过程控制提供理论参考和工程措施.