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。     

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。     

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。     

按Voronoi算法分析不均匀土层上的桩筏基础

现有桩筏基础分析方法仅能利用地基分层考虑土层的竖向不均匀性,对土层水平向不均匀性的分析却是无能为力。为了改进现有方法,首先计算地基多个勘察孔在水平面上的Voronoi图,利用Voronoi图最近影响范围特性,通过把多边形范围内土层按最近勘察孔的土层资料替代的方法,近似分析水平向不均匀土层上的桩筏基础。分析时按Bowyer-Watson算法计算Delaunay三角形,然后用间接法得到Voronoi图,借助C++计算机语言编制程序分析桩筏基础。通过一个桩筏基础计算模型,对比分析采用多个勘察孔和一个勘察孔土层资料桩筏基础的分析结果,发现土层水平向差异较大时,基础沉降、桩顶反力分布,筏板弯矩等结果差别较大。故对土层不均匀性较明显地基上的桩筏基础设计,宜采用Voronoi图算法应用全部勘察孔资料进行分析。     

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     

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。     

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。     

复杂地质条件下高层建筑桩筏基础监测与综合分析

结合一个典型的桩筏基础工程实例,综合分析了在复杂的岩溶地质条件下基桩桩身应力、筏板主筋应力-应变、筏板变形、筏板下土压力及基础的沉降与倾斜等监测方法和监测结果。详细论述并提出了复杂地质条件下桩筏基础监测与综合分析的新方法。在综合分析监测数据的基础上,不断完善工程设计方法及施工方案,对工程质量进行检验,对工程的安全度进行评价。监测信息对同类工程项目具有重要的参考价值。     

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。     

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。     

对101层上海环球金融中心桩筏基础性状的预测

根据上海金茂大厦88层的成功建筑经验,试图预测101层上海环球金融中心桩筏基础性状,例如桩的承载力和及其随时间的增加、桩筏的荷载分担、筏厚、沉降和桩筏基础的设计理论等。最后,对两幢大楼桩筏基础性状加以评论,可供研究上海超高层建筑的超长桩基的设计理论的参考。     

竖向荷载下刚性板桩筏基础分析方法

根据群桩中桩侧摩阻力分布规律,在桩筏基础中基于弹性理论中的变形协调关系、桩体物理方程和力的平衡关系,推导了竖向荷载作用下桩筏基础的荷载和位移之间的刚度矩阵,从而提出了一种刚性板下桩筏基础的分析方法。刚性板桩筏基础分析中考虑了4种相互作用,分别为桩-土-桩、桩-土-板、板-土-桩和板-土-板相互作用。基础中各桩可具有不同的桩长、桩半径和刚度等特性。应用该方法不需要划分桩-土体单元,分析中的计算矩阵仅与基础中桩数和筏板下土节点数量相关而与其他变量无关,分析过程简洁通用。通过与各种分析方法的比较验证,证明该方法是合理可行的。     

某高层建筑桩筏基础桩间土反力原位测试研究

通过对陕西省邮政电信网管中心大楼工程的桩筏基础进行原位测试,分析得到了西北黄土地区高层建筑桩筏基础的沉降特性、桩间土反力分布、桩顶反力分布、桩间土与桩承担竖向荷载的比例,其结果可供实际工程设计及高层建筑结构设计计算理论研究参考。     

桩筏基础下地基土的荷载传递特性

桩筏基础由桩和筏组成一种联合基础，筏将大部分总荷载传递给桩，同时其本身也承担总荷载的一部分。因此，充分认识桩筏基础对上部荷载向地基土的传递特性是非常必要的。该文提出一个桩筏基础传递荷载的计算模型，模型考虑了桩的布置形式对地基接触压力的影响，同时还考虑了桩的受荷过程中的变化特性，并详细分析了桩与筏之间的荷载分配问题。     

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。     

软土地区深埋桩筏基础沉降实测与反分析

对上海环球金融中心（Shanghai World Financial Center,简称SWFC）实测沉降结果进行研究,分析坑底的回弹、沉降随时间的发展规律,并通过沉降推测上部结构刚度的变化情况。软土地区深埋桩筏基础沉降与加荷速率、基坑回弹、附加应力在桩长及桩下土中的传递、基坑降水与停止降水等多种因素有关。基础沉降-时间关系曲线并非理想的双曲线,即使是施工加荷速率相对稳定时。建筑物施工初始阶段沉降速率较小,与深基坑回弹密切相关,建筑物接近封顶时往往沉降速率较大,可能与附加应力传至桩端以下土中有关。沉降过程反映4.5 m的厚筏为弹性体,上部结构刚度对筏板刚度具有贡献性和有限性,上部刚度是随着施工的进程逐步形成。采用3种方法对SWFC进行沉降计算反分析,通过计算结果与实测数沉降数据进行对比得出,运用上海规范采取合适的经验系数（0.40～0.55）、考虑70%的水浮力,利用明德林解得出的计算结果与实测值吻合很好;深埋桩筏基础共同作用分析计算中不能过大考虑上部结构刚度的贡献。     

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。     

高速铁路沉降控制复合桩基的性状试验研究

基于沉降控制设计理念,无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法,形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制,选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究,对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测,分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用,导致桩与桩间土产生差异沉降;随着垫层的调节作用,筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度,地基土沉降主要发生在加固区范围内,从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。     

考虑流变与固结效应的桩筏基础-地基共同作用分析

土的流变性与地基固结的综合作用,导致了上部结构与地基变形的时效性,并呈现出明显的非线性,对桩筏基础与地基共同作用的工作机理及其工作性能产生重要影响。为此,采用弹黏塑性流变模型考虑土的流变特性,通过有限元方法数值求解Biot耦合固结方程,对桩筏基础与地基共同作用的时间效应问题进行了非线性数值分析。通过算例计算,对加载后桩筏基础荷载分配和沉降特性及下覆土层中孔隙水压力的扩散和消散规律进行了探讨。研究表明,地基孔隙水压力的增长和消散不仅具有Mandel-Cryer效应,而且依赖于土的流变变形,尤其在排水条件较差时更为明显。因此,在分析桩筏基础内力变形的时效性时必须考虑土的流变性与地基的固结作用的联合效应。     

不同振动波形对单桩桩-筏复合地基动力响应特性研究

桩-筏复合地基是控制高速铁路等路基工后沉降的一种常用地基处理技术,然而针对其在不同振动波形荷载下的动力响应特性对比研究相对较少。基于大型模型系统,开展砂土地基中单桩桩-筏复合地基大比例模型试验研究,着重分析不同振动波形加载下单桩桩-筏复合地基的累积沉降、桩底-桩侧土动土应力比、加速度及速度传递等变化规律,初步探讨振动波形对单桩桩-筏复合地基承载特性的影响机制。试验结果表明,M波振动波形对地基累积沉降的影响较正弦波振动波形对地基累积沉降的影响略大一些,对桩底-桩侧土动应力比的影响则反之;振动响应加速度和速度随着加载频率及振幅幅值的增大而增大。相关研究成果可为单桩桩-筏复合地基的理论分析与计算提供参考依据。