不均匀地基桥梁明挖基础变形分析

研究目的:研究在地基强度不均匀条件下,桥梁明挖基础沉降及水平位移随地基不均匀深度变化的规律,为桥梁的勘察、设计及施工提供参考。研究结论:不均匀地基明挖基础会发生差异沉降及水平位移差,地基强度低的一侧变形值较大;基础沉降量函数、差异沉降量函数、水平位移量函数为对数形式,水平位移差函数为常数;基础顶部位置沉降量、差异沉降量、水平位移量、水平位移差值最大,向下逐渐减小;随着地基不均匀深度的增加,基础沉降量、差异沉降量、水平位移量呈对数函数形式增长,增幅逐渐减小,但水平位移差值不随地基不均匀深度的变化而变化,其值为常数;基底部分地基强度越高应力水平越高,地基中软硬分界面应力集中,易成破坏区。因此当地基软硬不均时,桥梁明挖基础变形随着不均匀深度的增大而呈增长趋势;地基中强度较高岩土体及靠近地基强度较低一侧的桥墩部分为偏压区域,应充分验算其安全可靠度。     

桂林市软土工程地质特征及地基处理的探讨

桂林市软土分布广、厚度变化大，在下状基岩岩溶化强度较高时，上覆软土发育，反之则不发育。其软土工程地质特征具有：高含水性、高压缩性、低强度、高孔隙比、低渗透性、高蠕变性、不均匀性、高灵敏度等8种特性，因此决定了其强度低、压缩性高；作为地基时，其承载力低、沉降量大、易于产生不均匀沉降。软土地基处理的实质主要是增大其密度；而在作桩基时，无论是桩的承载力，或是桩的变形均应密切重视。另外，本文还对软土与土洞、塌陷间关系作了初步探讨．     

不均匀地基对北大红楼变形破坏的影响分析

依据对北大红楼的工程地质调查,其地基条件为不均匀地基土,借助FLAC^2D有限差分程序分析不均匀地基对北大红楼变形破坏的影响,发现北大红楼上部建筑出现的宏观变形破坏特征与下部地基岩土层性质、厚度、空间分布状况等密切相关。分析结果对于北大红楼维修加固设计具有重要的指导意义。     

复合地基垫层调节作用研究分析

垫层对复合地基工作性状有很大影响,在复合地基中有着重要作用.本文通过理论分析、现场试验及数值分析,根据复合地基的形成条件及桩土共同作用机理,探讨复合地基垫层设置的必要性及其调节作用,并利用Vesic小孔扩张理论分析计算桩体向上刺入垫层量,从而确定垫层的设置厚度,得出了一些有益的结论:砂土和炉渣均是较为理想的垫层材料;垫层的设置为桩体向上刺入提供了空间,可以改变桩与桩间土的应力分布,调整桩土应力比,充分发挥桩间土的承载能力,减小桩顶的应力集中和基础底面的应力集中.一般情况下,垫层设置厚度为20～40 cm.     

碎石桩处理软土地基临界填筑高度的研究

目前计算碎石桩处理软土地基临界填筑高度的方法并不完善,没有考虑软基经碎石桩处理后复合地基强度的增加和地基排水固结能力的提高,基于此,依据固结理论,引入碎石桩复合地基固结计算的简化方法,修正按变形控制的临界填筑高度计算公式;并结合四川省遂-资高速公路软基变形监测数据,得出软基厚度在6.5～11.0 m范围内,观测所得的临界填筑高度为4.5～6.5 m,该观测值与修正公式计算值差异性不显著,证实所推导的解析式是切实可行的;在此基础上,初步探讨影响路堤临界填筑高度变化的因素,得出软基厚度、桩间距对其影响较为明显。     

复合地基中褥垫层的作用

褥垫层是复合地基的核心技术,本文通过工程实例阐述了复合地基中褥垫层的作用、褥垫层合理厚度、用褥垫层调整的基不均匀变形及复合地基静载试验时褥垫层合理设置和规范操作的重要性。     

考虑侧向变形的软土地基沉降计算方法研究

当前地基固结沉降计算中采用的分层总和法是不考虑土体侧向变形影响的,由此在实际工程中计算地基沉降时往往产生一定程度的误差。特别在软土地基中,由于其结构疏松,孔隙比大,在受到建筑物荷载作用时,所产生的水平变形较大,其引起的地基沉降是不容忽视的。基于这一事实,文章就目前软土侧向变形引起的附加沉降研究现状及地基沉降机理进行了相关研究,发现基于等体积模式考虑侧向变形的修正沉降公式,错误估计了侧向变形造成的地基沉降。为此,本文推导了非等体积模式下的沉降计算公式。通过实际地基沉降量计算及现场沉降监测数据对比分析,证明这一沉降计算公式更接近实际沉降量。该公式计算简单、物理意义明确,具有一定的推广应用价值。     

季节冻融条件下新型筏板地基承载特性的模型试验研究及数值分析

岛状冻土地区地基经历季节冻融后土体强度急剧降低,道路上易产生不均匀沉降现象,本文提出了新型筏板结构用于岛状冻土地区道路。为了研究岛状冻土地区新型筏板地基的承载特性,本文通过对室内新型筏板地基模型进行冻融,采用分级加载试验和数值模拟方法,分析了新型筏板地基的承载特性,及冻胀融沉对地基模型的沉降特性、内部应力分布及筏板应变分布规律的影响。结果表明,新型筏板的承载作用极大地缓解了地基变形量,且整体上减小了一定深度范围内的地基应力,由此说明筏板是作为地基“加固结构”的形式存在;筏板较大的刚度使承受荷载向外围传递,降低了筏板中心位置处地基反力;新型筏板应变呈中间大两边小的U型分布,且纵向应变高于横向应变,说明变形更多地沿筏板纵向传递;冻融对土体结构产生严重破坏,导致地基沉降大幅增加;筏板-土体系统作为荷载的主要载体,当土体强度衰减时,筏板应变随之增大;冻融循环造成地基一定深度范围内应力的增加,与冻融循环作用深度范围一致,且随着荷载水平的增加影响程度愈加显著。此外,数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,本文数值模拟方法可用于分析新型筏板地基受力特征。     

非均匀地基与均匀地基解答之间的相似关系

考虑材料特性沿厚度按幂律梯度变化的非均匀地基,研究了在竖向和水平线荷载作用下,非均匀弹性地基与均匀弹性地基解答之间的转换关系。基于应变分量之间的变形协调条件,获得了非均匀弹性半空间在线荷载作用下的应力分量和应变分量的解析表达式,通过比较非均匀地基和均匀地基的解答,发现了它们之间的线性相关性,可将非均匀弹性地基在均布线荷载作用下的解答用相同条件下的均匀地基解答线性表示,得到了解答之间的相似转换系数的表达式,该系数集中反映了地基物理力学特性的非均匀程度。因此,借助于均匀地基的经典解答,可将非均匀地基问题的求解转化为对相似转换系数的计算,从而使得问题得以简化。为了方便应用,采用曲线图的形式给出了不同非均匀指数情形下的相似转换系数。     

非均匀地基与均匀地基解答之间的相似关系：弹性波速

考虑物理力学特性沿深度连续变化的非均匀地基,研究了非均匀弹性体波相速度和群速度与相应均匀弹性地基解答之间的转换关系。首先,基于弹性动力学基本方程,获得了任意非均匀变化的地基中平面弹性体波相速度以及群速度的解析表达式;与均匀地基弹性波相速度的经典解答进行了比较,发现可将非均匀地基的解答用均匀地基解答线性表示,从而获得了两种解答之间的相似转换关系;最后,作为数值算例,考虑材料特性沿厚度按幂律连续变化的非均匀地基,分析了地基非均匀程度、泊松比以及相位角等对相似转换系数的影响。研究表明,借助于均匀地基中弹性波速的经典解答,可将非均匀地基中波速的求解转化为对相似转换系数的计算,从而使得求解过程得以简化。     

深层搅拌桩复合地基的有限元分析

介绍了用自行编制的适用于群桩地基基础应力、变形分析的三维非线性程序对一种有代表性的群桩进行分析的情况。讨论了深层搅拌桩复合地基的工作机制和应力、变形分布特点，并通过多种方案的比较就不同的荷载水平、桩长、桩上置换率、土层分布、桩身变形模量等诸因素对地基沉降、桩端应力、桩的承载率的影响和规律进行了研究。     

近铁路基坑通风井段变形特征及其机制分析

针对长春某地下车站深基坑工程,深入研究了基坑开挖过程中近铁路侧通风井段险情的发生过程及其致险机制。通过分析通风井附近桩身水平位移、桩顶水平位移、支撑轴力以及铁路道轨两侧路肩沉降差,探讨了通风井段基坑变形过大的原因;采用ABAQUS有限元软件对该基坑的施工过程进行数值模拟,分析了通风井段基坑施工险情的发生机制。研究结果表明,通风井段基坑变形过大是由岩土体过度应力释放和基坑变形空间效应共同作用导致。由于通风井处阳角的存在,且施工过程中通风井段基坑未架设斜撑,致使该处基坑变形的空间效应显著,坑壁产生指向通风井的扭转变形;开挖速度过快、支撑安装不及时和岩土体中过度应力释放导致围护桩变形过大,使基坑的稳定性变差。     

关于桩基软弱下卧层验算的几点认识

对于国内外不同的规范、手册中对于桩基软弱下卧层验算的不同方法进行了分析。提出以下的一些建议:承台底面以上的原地基土自重在附加应力计算时可以扣除,在总应力计算时再加上;扣除的群桩实体基础四周的摩阻力应使用群桩四周地基土的摩阻力特征值,而不是极限值;对于地下室中的独立柱的桩基础和内墙的条形桩基础,应当从地下室地面而不是原地面起算进行验算。     

格栅结构复合地基的应用研究

格栅结构复合地基是一种有侧限结构复合地基。通过载荷试验和相关测试研究表明:格栅结构的侧向变形受到相邻桩的限制,侧向变形减少;格栅内的地基土没有侧向位移;地基土内有应力集中和应力分担比增加的规律。     

K0应力路径试验在上海地区工程勘察中的应用

上海地区在进行软粘性土的变形特性试验时,勘察过程中极少进行对原状土在不同应力路径下的变形及强度试验研究,这使得报告中提供的参数不能很好地和基坑开挖卸荷过程中土体地层的实际相吻合。本文以上海市徐家汇某深大基坑项目为例,在勘察阶段进行K0应力路径三轴试验,试验内容为对选取的代表性土样进行加荷、卸荷及再加荷,并记录各阶段的应力应变及变形模量。对试验结果的分析表明,应力路径对软粘性土的影响较明显,K0应力路径可以较为真实地反映土体在天然状态下进行基坑开挖过程中的变形特性。建议以后在对变形敏感的深大基坑工程中加强推广应用。     

超长基坑开挖的空间效应

为了研究超长基坑开挖的空间效应,对盘锦某地下商业街基坑工程开挖过程进行了数值模拟,主要对基坑工程中分段、分块开挖等问题进行了计算分析。结果表明:随着基坑开挖分段长度的增加,支护桩水平位移的最大值呈先减小后增大的趋势,基底隆起量最大值呈增大的趋势;随着基坑开挖分块长度的增加,受保护侧支护桩的水平位移呈先减小后增大的趋势。超长基坑开挖时考虑空间效应可有效地减小支护结构、周围地层的变形;在基坑分段、分块开挖过程中,要考虑未开挖土体是否具有足够的强度限制支护结构及地层的变形,使得空间效应得以发挥。     

考虑侧填荷载的分离式基础涵洞地基承载力新算法和试验

为了研究涵侧填土对采用分离式基础涵洞地基承载力的提高效应,先结合基底土体的受力特点,进行受力分析,建立计算模型,构建求解分离式基础地基极限承载力的算法,给出承载力表达式。然后在相似理论的指导下,设计了5组模型,试验模拟粉质黏土地基受荷变形直到破坏的全过程,绘出荷载-沉降曲线,测得涵侧填土高度为0、4、8、12、16 m时的地基极限承载力。试验发现:随着侧填土高度的增加,承载力显著提高,当填土为12 m时已达到885 kPa;但提高幅度表现出非线性特性,先从18.42%增加到36.11%,然后减小到3.39%;当填土达到16 m时承载力达到915 kPa且不再增加;同时发现使用本文算法与试验实测值的误差小于10%,可以考虑用此算法计算分离式基础涵洞的地基极限承载力。继而得出结论:当涵洞地基沉降满足设计要求时,涵侧填土显著提高了地基承载力,节约工程造价,且提高的幅度先增加后减少,当达到16 m时地基承载力便逐渐趋于915 kPa。     

硬填料坝应力计算方法探讨与特性分析

通过对一个100 m高典型硬填料坝的应力变形分析,指出坝体填筑过程和硬填料随龄期和应力状态变化的应力-应变特征的模拟对坝体应力变形结果影响显著不容忽略。采用二元本构模型和仿真计算方式,研究了地基弹性模量对坝体应力和强度安全性的影响。地基的变形对坝体应力有显著的影响。地基弹模较低时与较刚性地基的坝体应力情况差异很大。地基弹模较低时,竣工期坝基面中部的拉应力和坝址与坝踵处的压应力都很大,可能并不满足抗拉和抗压强度。与竣工期相比,挡水期坝基面的压应力增加,拉应力减小,抗压强度安全性减小,抗拉强度安全性增加。对于硬填料坝,竣工期和挡水期的抗剪强度安全系数均很高,一般可不进行抗剪强度的计算。     

建筑联合体整体平移的基础处理技术

结构整体平移技术为旧城改造提供了一种新的技术手段。以焦作矿务局建筑联合体的平移为工程背景,详细地介绍了建筑联合体平移过程中的基础处理技术,包括平移前对旧基础的改造、行走基础的设计和平移后新基础的设计和新地基的处理,特别地分析了上部结构框架柱与后浇混凝土基盘之间的冲切薄弱面的冲切破坏机理,并提出了抗冲切的设计方法,通过试验研究和有限元分析,说明所采取的技术措施是可行的。     

基坑变形监测现场试验研究

结合浙江省桐乡市中虹天地商住楼基坑变形监测项目,研究了基坑沉桩挤土作用,分析了边长40cm方桩沉桩时,120倍桩径处地表仍有微弱隆起变形,以及基坑周边民住房的不均匀沉降变化特征。基坑开挖过程中,围护结构的受力状态发生改变,导致围护结构产生上浮现象。基坑土体水平位移随开挖深度增加逐渐变大,且在土体蠕变作用下,水平位移量仍会有所增加。大气降水导致基坑内外地下水位差变大,增加围护结构的侧压力。支撑轴力受混凝土凝固收缩、温差以及钢筋、混凝土之间的差异徐变影响,支撑轴力计算时需进行修正。