风机梁板式桩筏基础承载特性大型模型试验研究

梁板式桩筏基础与传统桩筏基础一样具有较高的承载力和变形控制能力,且较传统桩筏基础能够节约成本,具有重要经济效应,因而成为了新兴的基础形式被应用于风电基础中。然而目前该基础仍采用传统桩筏基础的设计方法进行计算,造成了巨大的浪费。为了弥补目前梁板式风机基础设计方法的缺陷,采用大型室内模型试验对梁板式风机基础的受力变形特性进行研究,分析了竖向荷载作用下梁板式风机基础内梁、桩、土体等的受力机制及特性。研究表明,在工作荷载范围内,梁板式桩筏基础体系处于弹性状态,且梁板式桩筏基础具有一定的柔性,中央与边缘存在一定的差异沉降。桩-桩相互作用及桩-土相互作用对具有一定柔性的梁板式桩筏基础受力变形特性具有重大的影响,应该修正现行设计时不考虑这几个因素的缺点。     

软土地基超高层建筑补偿桩筏基础案例再分析

坐落于上海的金茂大厦、上海环球金融中心和上海中心大厦三幢闻名世界的超高层建筑的基础均为补偿深埋桩筏基础。在补偿深埋桩筏基础设计中如何充分考虑补偿基础的优越性,如何考虑深埋基础的抗风能力,是值得研究的问题。利用高层建筑与地基基础共同作用的分析方法,结合统计-经验公式对该三幢大楼的桩筏深基础进行了再分析。通过再分析在节约相当数量的桩之后,其地基承载力和变形仍然能够满足设计要求。同时在再分析中进一步探讨优化设计的能力,论证地下连续墙可以分担相当数量的荷载。相关案例的再分析对进一步完善补偿深埋桩筏基础设计理论提出建议,可为国家节省大量投资。     

桩筏基础的系统模拟法优化设计研究

针对桩筏基础复杂的大系统问题,提出了系统模拟法优化设计思想。首先应用正交试验设计优化系统输入,其次采用桩筏基础有限元分析程序计算系统输出响应,最后运用多目标决策技术优化系统输出响应并确定桩筏基础优化设计均衡解。该方法实现了人机交互的优化设计,可确保优化结果可行性。     

桩箱筏优化设计的加速遗传算法

遗传算法作为一种全局优化算法，遗传算法克服了传统优化方法容易陷入局部最优值的缺陷。将新兴的交叉学科遗传算法引入到桩箱筏优化设计中，以桩箱筏的总造价作为优化目标函数，全部约束条件按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—1994)给出，编制了桩筏优化设计计算程序，通过计算实例证明了遗传算法用于桩箱筏优化设计的可行性。     

复杂环境中大规模桩筏基础的优化设计方法研究

变刚度优化设计对于复杂环境中的大规模桩筏基础始终是一个重要难题。基于有限元分析提出一种两阶段优化设计方法,该方法首先根据传统均匀布桩方案的桩顶应力分布对群桩进行分区,然后依据每个子区域桩顶应力之间的关系确定基桩数量调整系数,最后通过调整桩间距来改变各子区域的基桩数量,从而实现变刚度优化设计。运用该方法对多层土体中承担非均匀上部结构荷载的大规模桩筏基础进行变刚度优化设计,计算结果表明优化设计后筏板的差异沉降、平均整体弯矩和群桩顶部的差异应力均显著降低。该方法计算简单,应用范围广,且不受复杂土层条件、非均匀上部结构荷载以及桩基础规模大小形状的限制。     

桩筏(箱)基础的荷载分担实测、计算值和机理分析

根据国内外17幢建筑物的桩筏（箱）荷载分担的大量现场实测资料,以及实用简易计算公式、半理论-半经验反算公式、有限元结合统计的实用计算公式和桩筏（箱）荷载分担计算公式的计算结果,对20d 20d的桩筏基础进行共同作用的定性机理分析,并加以综合,论证荷载分担的合理性,特别是计算结果和8幢现场实测资料进行比较的结果相当吻合。最后,提出合理可行的具体建议：对于武汉和上海的两种不同地基,筏箱底板分别可承担15 %～20 %和5 %～10 %建筑物的荷载,并经公式计算,由工程师结合当地经验和自己的创造性确定,以期能早日列入规范,节省投资。     

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。     

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。     

局部桩筏基础的设计与施工

以加拿大多伦多市某工程为例,介绍了在复杂地质条件下采用局部桩筏基础（PPRF）的设计及施工问题;探讨了设计PPRF的决定性因素;在保持PPRF设计的完整性前提下,提出了单位沉降量的准则,并用于筏板和桩的设计;计算了PPRF的滑移及转动;最后,采用有效方法对该工程采用的局部桩筏基础进行了计算分析。结果表明,PPRF的设计主要取决于侧向土压力、分布不均的建筑荷载以及地基土的非均匀承载力,工程桩应主要布置在沉降较大的区域,即位于筏板基础承受高压力而土体承载力较低的西北部。探讨局部桩筏基础的设计与施工为该类型工程的基础设计提供了一个新的解决途径。     

基于DIC技术的桩筏基础工作机理研究

为了深入研究桩筏基础中桩周土体位移场特性及其工作机理,以数字图像相关技术（DIC）的基本原理为基础,编制相应的位移场分析程序,并利用该程序对桩基模型试验中获得的系列图像进行分析,得到了桩周土体位移场渐进性发展变化的全过程,同时对不同桩距桩筏基础的破坏模式作出推断。研究结果表明：利用自行编制的DIC程序分析桩周土体位移场是可行的,并可以得到全场位移。对于不同桩距桩筏基础,小桩距削弱基桩承载力,随着桩距的增大,这种削弱作用减弱。3b（b为方桩边长）桩距桩筏基础中,土体压缩区主要集中在桩端以下土层,基本符合实体深基础的破坏模式;而6b桩距桩筏基础,土体变形区域主要集中在桩身上部1/3L（L为桩长）范围内,明显小于3b桩距桩筏基础的影响深度,基础最终因桩间土体侧向挤出而破坏。     

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。     

往复荷载下层状地基柔性筏板-群桩共同作用分析

提出一种层状地基中柔性筏板-群桩共同作用分析方法,探讨筏板刚度对桩筏基础沉降的影响,并成功预测了往复荷载下桩筏基础的长期沉降。筏板刚度采用Mindlin板理论的有限单元法分析;桩-土体系的刚度矩阵中,桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面以及土表面-土表面的相互作用分析采用层状剪切位移法借助层状地基的Burmister位移解求得。基于层状地基中柔性筏板-群桩的沉降计算方法以及往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到了桩筏基础的长期沉降预测方法。与已有文献方法和离心模型试验结果的对比分析表明,柔性筏板-群桩共同作用方法得到的沉降值具有较高的精度。     

陆上风轮机梁板基础受力特性简化分析

提出一种多向荷载同时作用下的刚性桩筏基础简化计算方法,基于Mindlin解,分析桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面、土表面-土表面的相互作用关系。推导多向荷载下桩土体系柔度矩阵,得到刚性桩筏基础的受力和变形的关系,通过与有限元对比证明了文中方法的正确性,在此基础上对耦合荷载作用下的风机基础的受力和变形特性进行分析。研究表明,耦合荷载作用下风机基础将会产生竖向不均匀沉降,并会引起桩顶轴力的的巨大的差异。     

多向荷载作用下层状地基刚性桩筏基础分析

提出一种多向荷载作用下层状地基中刚性桩筏基础的计算方法。基于剪切位移法,采用传递矩阵形式分析了竖向荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;引入修正桩侧地基模量,采用有限差分法分析了水平荷载下桩顶面-桩顶面相互作用;基于层状弹性半空间理论,分析了多向荷载下桩顶面-土表面、土表面-桩顶面、土表面-土表面的相互作用关系。建立了桩土体系柔度矩阵,得到了多向荷载下层状地基中刚性桩筏基础的受力和变形的关系以及桩的内力和变形沿桩身分布规律。通过与有限元对比,验证了该方法的合理性和修正地基模量的优越性,并对多向荷载作用下的桩筏基础进行了计算分析,计算结果表明,水平力将会引起桩筏基础的倾斜。     

控制差异沉降的桩筏基础桩径优化分析方法

桩径优化是桩筏基础以差异沉降最小化为目标的基础优化分析的重要组成部分。基于桩筏基础通用分析方法,结合遗传算法提出了包含非线性约束条件的以差异沉降控制为目标的桩筏基础桩径优化分析模型,并给出了优化分析的实施步骤。通过示例说明了桩径优化的实施情况,对比给出了优化前后基础沉降、桩基荷载分布与筏板分担比、筏板弯矩和剪力结果。最后通过参量分析研究了筏板厚度、桩基参量和土体参量对最优桩径确定的影响程度,桩长和土体特性对桩径优化结果影响显著,而桩体材料特性和筏板厚度对桩径优化结果影响不大。     

带桩筏基系统的弹塑性分析与设计方法研究

采用ABAQUS有限元程序中的线性扩展D-P模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型。经比较各种桩、筏基础的内力与沉降关系计算结果,得到了带桩筏基的一些工作特性。在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),改进了传统的复合桩基设计方法,讨论了“三阶段”设计理念的可行性,并将其应用于工程实例。分析结果表明,改进的复合桩基设计方法和“三阶段”设计方法较常规设计方法更加经济合理。     

考虑基坑开挖影响的群桩基础竖向承载性状数值分析

对土体采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型,用接触面单元模拟桩-土相互作用,利用ABAQUS建立桩筏基础--地基--基坑开挖三维有限元分析模型。对基坑开挖影响下的群桩基础竖向承载性状进行了分析,讨论了桩顶反力分布、桩身轴力、桩侧摩阻力以及开挖引起的桩身水平位移及其弯矩的变化规律,并进行了考虑基坑开挖与不考虑基坑开挖的群桩基础竖向承载性状的对比分析。通过研究,取得了基坑开挖对高层建筑桩筏基础影响的基本认识,这些认识对于改进桩筏基础设计理论有一定的参考意义。     

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