高层建筑疏桩筏板基础现场实测与分析

桩基础设计时如何考虑桩间土的承载能力,目前还是一个难题,通过对南京大学MBA大楼疏桩筏板基础的原位测试,得到了高层建筑疏桩筏板基础的沉降特性、桩顶压力分布、桩间土压力分布、筏板内钢筋轴力的分布,分析了桩与桩间土承担竖向荷载的比例,肯定了高层建筑应用疏桩基础的可能性,其现场实测结果可供高层建筑基础设计及理论研究作参考。     

超高层建筑桩筏基础的桩顶反力计算研究

根据上海高88层、筏板厚度为4 m的金茂大厦和高101层、筏板厚度为4.5 m的上海环球金融中心桩筏基础的实测沉降资料,论证超高层建筑的桩筏基础为弹性体。对以上两幢超高层建筑和正在建造中的高121层、筏板厚度为6 m的上海中心大厦的桩筏基础,采用偏心受压公式和高层建筑与地基基础共同作用理论方法(混合法)进行详细对比计算,论证按弹性体计算桩顶反力的合理性,阐明《建筑桩基技术规范》(JGJ 94–2008)的3.1.8条的正确性和合理性。期望能够改变过去按偏心受压公式计算桩顶反力的传统观念,提高设计水平。     

高层建筑桩基础沉降计算

该文针对建筑桩基础，根据剪切位移法求桩受力时桩间土各点的变形，用文克尔模型求桩间土对基础的反力，对杨敏的高层建筑桩箱(筏)基础沉降计算公式进行修正。     

桩筏基础相互作用分析

提出了考虑土-桩-筏相互作用的迭代分析方法,可获得筏板的内力和桩身轴力等.考虑了桩筏基础下群桩效应作用的群桩桩顶反力分布、群桩桩端力分布及桩与桩相互作用等问题,使得计算的群桩单桩刚度较合理.同时,具有能考虑土的非线性、成层地基及利用单桩静载试验成果反演分析所得参数运用于群桩分析等特点.采用的8节点等参板单元可适用于分析平面不规则形状及变厚度的薄筏板和厚筏板.用笔者提出的方法对桩筏基础实例进行了分析,研究了桩长对该桩筏基础相互作用的影响,并与实测成果及其他学者研究成果进行了对比,表明了该方法能较合理地分析桩筏基础相互作用.     

高层建筑桩与承台荷载测试分析

根据某高层建筑柱下独立承台桩基础的桩与承台荷载分担的实测资料,分析了桩基础桩与承台荷载分担、桩顶反力分布、桩间土反力分布等特性。桩与承台可以共同承担上部荷载,桩与承台底地基土分别承担总荷载的80 %与20 %左右;承台底地基土与桩的荷载分担比值,在工程初期变化起伏较大,随着主体完工后逐渐趋于稳定;中桩桩顶反力值小于边桩和角桩桩顶反力值;桩顶反力与承台底土反力沿承台两边基本呈马鞍形分布,实测结果为高层建筑柱下独立承台桩基础的设计计算提供有益的参考依据。     

上部结构－桩基—地基共同作用数值分析及桩基变刚度调平优化设计

本文采用有限元法对高层建筑上部结构—桩筏基础—地基共同作用及相互影响进行了研究。研究表明:高层建筑上部结构—桩筏基础—地基共同作用及相互影响时,基础总体沉降和差异沉降随楼层的增加呈非线性变化趋势,上部结构中存在次应力,弯矩和轴力比常规法设计偏大;随楼层的增加,桩体对荷载的分担比在减少,土体分担比在增加;随着上部结构刚度的增加,荷载向角桩、边桩集中;增加筏板厚度,能减少一定的差异沉降和基础平均沉降,从而减少上部结构的次应力,提高地基土的荷载分担比,同时筏板下桩顶反力分布更不均匀,因此需要从筏板受力,以及考虑筏下桩、土的受力来综合确定一个合理的筏板厚度,使设计安全经济;随着地基土变形模量的提高,地基土分担的上部荷载增加,桩顶反力趋向平均,筏板最大弯矩逐渐减小。桩筏基础在均匀布桩条件下呈中间大边缘小的“碟型”分布。差异沉降是由于上部结构次生应力和筏板内力产生的。通过对地基土刚度以及桩长、桩径、桩距等五种桩基刚度的调整,并分析不同刚度对基础差异沉降影响可知:改变桩长的布桩形式并结合地基土刚度调整的中心布桩形式是高层建筑桩筏基础最佳设计方案。     

框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基基底反力及变形特性试验研究

通过框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基模型试验,实测得到了其基底反力及变形特征并进行了分析,得出了以下结论：（1）采用长桩强化核心筒区、短桩相对弱化外框架柱区,核心筒与外框柱中间区域采用中等长度桩,在使用荷载水平下,基础中轴线纵向挠曲为0.25‰,基础对角线纵向挠曲为0.21‰。（2）在使用荷载水平下,核心筒区桩顶应力明显高于外框架柱区,核心筒区桩顶应力相对均匀,角桩最大,边中桩次之,中心桩最小;核心筒区桩间土应力与外框架柱区相差不大,整体上桩间土应力分布较为均匀,3个分区的桩间土承载力均可充分发挥。（3）在使用荷载水平下,核心筒区基底反力最高,分布较为均匀,呈线性分布;核心筒区至外框柱区基底反力逐步衰减;外框柱区域基底反力最低,分布较为均匀,基本呈线性分布;基底反力总体上呈盆形分布,基底反力分布与复合模量相关性明显,大致成线性关系。     

考虑基础刚度影响的风机梁板式桩筏基础模型试验研究

梁板式桩筏基础作为新型风机基础,前景广阔,适当优化结构,可节约成本。采用大型室内模型试验,研究了梁板式桩筏基础在不同筏板刚度情况下的受力变形特性,同时讨论了桩土荷载分担比的关系。研究表明,在工作荷载范围内,适当增大筏板刚度,桩平均轴力增加,外圈桩承担的荷载增大,内圈桩的轴力减小,环梁及肋梁弯矩减小,但继续增加刚度,对桩身轴力、环梁弯矩、肋梁弯矩的影响并不大;随着荷载的增大,土体承担的荷载比逐步增大,趋于稳值。随着梁板式基础刚度增加,基础内外差异沉降减少,但是达到一定刚度后再增加刚度对变形影响较小。梁板式基础刚度的变化会影响基底反力分布的均匀性,且存在一个最优刚度,使基础底部反力分布最为均匀,本次试验中12梁的梁板式基础基底反力比6梁和实体基础更均匀。桩基的分布和梁的分布存在相互影响,改变梁的分布会影响桩顶力,而桩基在梁底下又会使梁的应力产生重新分布。研究成果可为设计桩筏基础提供参考依据。     

上海中心大厦桩筏基础的安全性分析与评价

以金茂大厦和上海环球金融中心的成功设计经验为依据,从设计角度分析和评价中国第一高楼--上海中心大厦桩筏基础的性状及安全性。类比分析大楼的重量、水浮力和桩土分担,并着重对桩承载力和桩顶反力、筏板厚度和弯矩、建筑物沉降等进行计算和评价,综合分析认为上海中心大厦的桩筏基础具有较高的安全度。其分析思路、计算方法及所得结论可为今后超高层建筑桩筏基础的设计和性状研究提供参考     

桩-筏(网)复合地基桩土应力比现场测试研究

桩土应力比是刚性桩复合地基的一个重要设计参数,通过对沪宁城际铁路路基试验段CFG桩-筏(网)和PHC桩-筏复合地基桩土应力进行长期观测,分析了桩土应力变化规律,对桩土应力横向分布、桩间土应力变化、桩土应力比及荷载分担比等进行了对比研究。研究表明:桩土应力比与填筑荷载成非线性关系,与桩土相对刚度密切相关;桩土应力横向呈不规则锯齿形分布,桩顶应力集中现象明显,桩间土承载作用在填筑初期得到了充分发挥,桩土差异沉降迫使桩顶承受更多荷载,褥垫层和土工格栅调整了桩土荷载分担,揭示了路堤荷载作用下桩-筏(网)复合地基承载机制。     

高层建筑刚性桩复合地基反力现场测试研究

基于对高层建筑下带垫层刚性桩复合地基桩及桩间土压力的原位测试结果,分析了复合地基的桩顶及桩间土表面压力分布特征、桩与桩间土荷载分担特性及基础的荷载-沉降特性。实测结果表明,垫层的设置可较好地发挥桩间土的承载力,实现桩土共同承担上部结构荷载。将所得结果与载荷试验得到的结果进行对比,所得结论可供理论研究和工程设计参考。     

Nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesionless soil

In this paper, a method is developed for nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesionless soil. The method assumes that both the ultimate soil resistance and the modulus of horizontal subgrade reaction increase linearly with depth. By considering the force and moment equilibrium, the system equations are derived for a rigid pile under a lateral eccentric load. An iteration scheme containing three main steps is then proposed to solve the system equations to obtain the response of the pile. To determine the ultimate soil resistance and the modulus of horizontal subgrade reaction required in the analysis, related expressions are selected by reviewing and assessing the existing methods. The degradation of the modulus of horizontal subgrade reaction with pile displacement at ground surface is also considered. The developed method is validated by comparing its results with those of centrifugal tests and three-dimensional finite element analysis. Applications of the developed method to laboratory model and field test piles also show good agreement between the predictions and the experimental results.     

Nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil

This article presents a method for the nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil. The method considers the force and the moment equilibrium to derive the system equations for a rigid pile under a lateral eccentric load. The system equations are then solved using an iteration scheme to obtain the response of the pile. The method considers the nonlinear variation of the ultimate lateral soil resistance with depth and uses a new closed‐form expression proposed in this article to determine the lateral bearing factor. The method also considers the horizontal shear resistance at the pile base, and a bilinear relationship between the shear resistance and the displacement is used. For simplicity, the modulus of horizontal subgrade reaction is assumed to be constant with depth, which is applicable to piles in overconsolidated clay. The nonlinearity of the modulus of horizontal subgrade reaction with pile displacement at ground surface is also considered. The validity of the developed method is demonstrated by comparing its results with those of 3D finite element analysis. The applications of the developed method to analyze five field test piles also show good agreement between the predictions and the experimental results. The developed method offers an alternative approach for simple and effective analysis of laterally loaded rigid piles in cohesive soil. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑桩桩相互作用的双排支护桩受力变形分析

双排桩支护结构的变形与内力计算是其设计计算的重要内容之一。双排支护桩结构是由前排桩、后排桩及桩顶连系梁组成的空间门架式结构。在承受水平荷载时,后排桩向坑内发生挠曲变形,挤压桩间土体,同时桩间土体又对前排桩产生推力,使得前排桩向坑内发生挠曲变形,挤压前排桩桩前土体,以致该支护结构在传递水平荷载时,前后排桩及桩间土体之间存在非常复杂的相互作用。本文基于上述双排桩支护结构受力变形特性,将前、后排桩均视为竖向放置的弹性地基梁,以欧拉伯努利双层梁理论考虑前后排桩的相互作用,以水平向弹簧模拟桩间土相互作用,以朗肯土压力计算作用于后排桩的主动土压力,以弹性抗力法计算作用于前排桩基坑底面以下的被动土压力,以基坑底面为界人为将前、后排桩分为上下部分,并通过桩身各段的受力平衡建立前后排桩的挠曲变形控制微分方程,然后通过桩端约束及基坑坑底平面处的连续条件得到方程的解析解,给出了一种考虑桩桩相互作用以及桩土相互作用的双排桩支护结构计算方法。最后结合两个实例,将本文方法计算结果与实例结果进行对比分析,验证本文方法的可行性,以期为双排桩支护结构在工程中的设计计算提供借鉴。     

复杂地基反力模式下高承台嵌岩灌注桩的屈曲稳定分析

为探讨桩侧地基土反力对高承台嵌岩灌注桩桩身屈曲稳定的影响,假定地基反力系数呈更为复杂的幂分布,基于弹性地基梁理论建立桩土体系总势能方程,采用最小势能原理,导出了桩身屈曲临界荷载与稳定计算长度的解析解,并据此获得了地基反力系数分布模式、桩身自重及桩侧摩阻力等对桩身屈曲稳定的影响规律。工程应用分析结果表明,考虑地基反力系数为一般幂分布时,桩身屈曲分析结果更趋合理。     

软土中已打入桩对土体位移的遮帘作用研究

采用侧向移动土中桩的理论分析结果以及有限元数值模拟,较为系统地分析了沉桩工程中已打入桩对土体侧向位移及地表隆起的遮帘作用,结果表明已打入桩对土体侧向位移的总体遮帘作用并不显著。采用不同切向劲度系数的接触面单元以模拟已打入桩间隔时间长短对地表隆起的遮帘效应,结果表明：打入桩间隔期较短时,已打入桩对地表隆起的遮拦作用主要体现在对土体位移的“水平阻隔”上,土体沿桩土界面发生流动向上隆起;而间隔期较长时,桩土间存在有较大的摩阻力而限制了土体的位移,此时已打入桩对地表隆起的遮拦作用体现在竖向摩阻力对土体隆起的“抑制”上。     

Displacement interaction among energy piles bearing on stiff soil strata

This study presents an analysis of the displacement interaction among general configurations of energy piles bearing on stiff soil strata that are subjected to thermal loads. This work integrates recent analyses investigating the displacement interaction among predominantly floating energy piles subjected to thermal loads in deep uniform soil deposits. To address this challenge, design charts for energy piles resting on either infinitely or finitely rigid soil strata are presented, applied and validated for the analysis of the vertical displacement of predominantly end-bearing energy pile groups subjected to thermal loads using the interaction factor method.     

单桩复合地基静载荷试验系统的设计与应用研究

复合地基是通过褥垫层的调整作用,充分发挥桩间土的承载作用,使桩土共同承担荷载的地基。基于复合地基的实际工况,设计了一种单桩复合地基静载荷试验系统,既体现了褥垫层的调整作用,又可测得复合地基中桩体、桩问土、复合地基的荷载与其相应的沉降,同时可得出复合地基受力过程中桩土荷载分配过程与桩土应力比,提示了复合地基工作机理。通过工程实例测试,探讨了复合地基的工作机制,为复合地基的科研、设计与检测提供了依据。