桩基沉降计算的改进方法及工程案例验证

通过对具有完整桩侧阻力测试资料的153根试验桩的分析,将在使用荷载(桩基承载力特征值)下诸多复杂侧阻分布形式分类概化为蒜头形、凹谷形、锥头形、正梯形4种,同时对基桩桩端平面下投影截面内竖向附加应力进行均化,并对受之影响基桩在投影截面内竖向附加应力进行均化处理。依据概化和均化成果进一步提出桩基均化附加应力分层总和法计算常规桩基和复合桩基沉降的具体方法和细则。通过6组室内大比例尺模型试验和8项应用此法的实际工程案例测试、分析、计算表明,推荐方法计算桩基沉降值在不经修正的情况下,与工程实测值较为接近。

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。

变刚度复合地基处理的有限元分析

在评述现有相关研究成果的基础上 ,针对基底反力的分布特征 ,用弹塑性有限元方法分析变刚度复合地基处理方案对基础最大沉降、差异沉降、筏板弯矩等主要工程特性的影响。从经济性和尽量减小基础差异沉降的角度出发 ,提出地基变刚度调平处理的优化设计原则 。

岩溶地基上桥梁桩基设计优化方法研究与实例

结合岩溶区某桥梁基桩优化设计实例,提出针对基础下并非所有基桩桩端都存在溶洞的情况,通过合理设计承台梁和各桩桩径的方式来减小桩端存在溶洞基桩的桩顶分配荷载,尽量将该类基桩奠基标高设置在最上层顶板上,达到减小岩溶区桩基工程处治难度的方法。在此基础上,根据桩端下存在与不存在溶洞基桩刚度的差异,在分析溶洞顶板沉降计算方法后,解决了差异地基上桩基承台梁内力计算问题。将该方法应用于工程实例中,在分析承台梁刚度和桩径对基桩桩顶荷载分配的影响后,对该桩基础进行优化设计并取得了良好效果。

基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法

目的为减小建筑物基础的差异沉降，针对天然地基、复合地基以及复合桩基，提出基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法．方法通过优化天然地基、复合地基以及复合桩基在桩基平面内的支承刚度，建立地基基础支承体刚度人为优化的数值计算模型，分析了上述方法控制差异沉降的效果．结果通过人为优化支承刚度分布的方法，天然地基、复合地基以及复合桩基上基础的弯矩平均减少80％，不均匀沉降平均减少75％-90％，近似达到零差异沉降的目标．结论笔者方法可显著地减少基础的弯矩和差异沉降，对工程设计具有一定的借鉴作用．

高层建筑地基基础概念设计的思考

基于高层建筑箱、筏、桩筏基础变形、反力等实测资料的分析指出,按传统理念设计的箱基、筏基、桩筏基础有两个缺陷:一是呈现明显的碟形沉降引起上部结构的较大次应力;二是基底马鞍形反力分布导致基础板或承台冲剪力和弯矩显著增大。为使差异沉降和箱、筏承台的内力减至最小并改善上部结构受力性状,提出变刚度调平概念设计。对于框筒、框剪结构,应强化核心筒区的桩土刚度(调整桩长、桩径或桩数),相对弱化外围刚度;对于主裙连体建筑,应强化主体,弱化裙房(采用天然地基、复合地基和疏短桩基);对于箱、筏基础,可局部强化核心筒区(采用桩基或刚性桩复合地基)。对于上述变刚度调平概念设计,进行上部结构—基础—桩—土共同作用分析,进一步优化布桩和承台配筋。通过大比例现场模型试验对上述优化设计理念进行了验证,并应用于10余项工程,取得了良好的技术经济效果。

含不同桩径桩基的桩顶作用效应计算分析

推导出含不同桩径桩基的竖向力和水平力分配计算公式。对于单一桩径的群桩基础,一般公式简化为设计规范所给出的桩顶作用效应计算公式,即前者为后者的一般形式,从而验证了一般公式的正确性。对于承台仅承受轴心竖向荷载或水平荷载的粗、细两类直径桩基,如果忽略桩径变化而采用单一桩径,得到粗桩的竖向力或水平力均低于一般公式的计算结果,而细桩高于一般公式计算结果。若粗、细桩截面面积比为1.5时,其计算误差均超过16%。在控制桩基沉降差的变刚度调平设计,误差会引起桩基沉降差的计算量偏小,因此是偏于不安全的。

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。

考虑上部结构的桩筏基础非线性共同作用分析

当前虽然已有考虑桩筏非线性的设计,但仍无人在此基础上,考虑上部结构。因此考虑上部结构,进一步认识其与桩筏基础非线性共同作用机理,优化桩筏基础设计,具有重要的现实意义。本文以子结构法凝聚上部结构的荷载及刚度,以平面壳体单元模拟筏板,按有限层法模拟桩土之间的弹性相互作用,用广义剪切位移法模拟桩的非线性工作性状,建立了一种考虑上部结构共同作用的桩筏基础非线性分析方法,并编制了分析程序。通过实例分析,探讨了上部结构与桩筏基础非线性共同作用的机理,研究了合理布桩方式,探讨了以差异沉降为目标的优化设计的可能途径。

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。

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.

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。

基础筏板应力的试验研究与工程实测分析

本文通过大比例尺模型试验、工程实测结果对基础筏板中的应力进行分析,指出在上部结构-地基-基础(桩基)共同工作下基础筏板钢筋的实测应力值与设计值(容许应力值)存在显著差异。结合工程实例,对影响基础底板钢筋应力实测值偏小的原因及影响程度进行分析,指出现有计算方法的不足并提出一些筏板设计的简便切实可行的改进建议。

复杂地质条件下不对称双塔高层建筑复合桩基设计研究

宁波市商会·国贸中心由A、B两幢塔楼和裙房组成,两塔楼的结构高度和竖向荷载相差均达一倍以上,属于大底盘、多塔楼的高层建筑。介绍了针对多塔楼高层建筑基础采用变刚度调平概念的设计方法;为协调各塔楼间基础的不均匀沉降,对竖向荷载较小的塔楼B基础采用了复合桩基的设计方案,并在基础结构设计中应考虑上部荷载和刚度差异引起的沉降耦合控制。沉降监测结果表明,实测沉降远小于理论计算和规范限制,工程实施效果良好。

水泥搅拌土复合地基加固方案优化有限元分析

针对实际工程中基底反力的分布特点和基础沉降特征,用有限元方法,计算分析得出:当地基加固后,筏板下地基呈现中心刚度大,而边缘刚度小时,可以有效减小差异沉降,继而减小由于沉降差异而引起的基础次应力。以便为工程设计中寻求经济合理的地基处理方案提供参考。

浅谈CM桩复合地基技术

简单介绍了CM桩的定义、适用条件和作用机理,结合新桩基规范中的变刚度调平设计概念,并通过实验数据的对比,说明了CM桩复合地基技术有很好的利用价值和很大的发展空间。

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。

地基基础设计等级为甲级的建筑物复合地基设计方法

通过一工程实例讲述了地基基础设计等级为甲级的建筑物的复合地基设计方法。这不是一个详细的解题过程,而是说明了一种思路。根据结构专业提供的准永久组合反力图进行合理的条块划分,对每一条块分别进行变形计算,达到地基、基础共同作用进行变形计算的目的;同样可以通过变形计算结果调整布桩,减少差异沉降,做到变刚度调平设计。

储罐下碎石桩复合地基工作性状的数值分析

基于FLAC3D软件的弹塑性有限差分分析,提出了大型储罐下碎石桩复合地基空间变刚度调平设计方法,可使复合地基的不均匀沉降得到有效控制。同时,研究了垫层模量对碎石桩复合地基桩土应力比及桩体与桩周土间差异沉降的影响。研究表明,随垫层模量的增大,桩土应力比增大,而桩体与桩周土间的差异沉降减小。并揭示了碎石桩复合地基桩与桩间土竖向变形的相对关系:桩顶附近桩的沉降稍小于土的沉降,桩底附近桩的沉降稍大于土的沉降,桩体大部分范围内,桩、土等沉。

复合地基变刚度调平设计在某框架-核心筒结构中的应用

介绍了某框架-核心筒结构采用了进行变刚度调平设计的CFG桩复合地基。仅对核心筒区域和外框架区域进行地基处理并采用不同的CFG桩间距,以达到调整地基刚度、控制差异沉降的目的,经计算可以采用变厚度筏板,从而使基础的受力更为合理,也提高了经济性。提出了采用PKPM(4.3.4版)软件对实际工程进行复合地基变刚度调平设计时应当注意的几个问题。