吕一平[1]2003年在《基于Mindlin应力解的桩筏基础设计分析方法研究》文中指出如何分析软弱地基中桩筏基础的内力和沉降一直是岩土工程中的一个重要课题，也是工程设计中非常关键的一部分，许多岩土工作者对此进行了系统的研究。本文对桩筏基础的工作性状进行了研究，着重分析了新规范中用Geddes解分析桩筏基础内力和沉降的方法，探讨和解决了在实际应用过程中还存在的一些不完善的地方，并将它与传统的几种分析方法进行了比较。 群桩应力的确定是整个分析的基础。本文采用了Geddes对桩侧摩阻力分配形式的简化假定和对Mindlin解的二次积分公式来分析下卧层的附加应力，弥补了传统的实体墩基法不能分析长短桩等较为复杂的桩基形式的不足。对于这种方法在分析桩端应力时出现应力集中的现象，对Mindlin解重新积分来修正附加应力系数公式，以避免这种现象；由于弹性半空间和实际情况之间的模型误差会带来附加应力差距，通过大量的计算分析提出了修正系数m、n，并给出了m、n随桩径、计算点深度变化的函数关系，最终使得应力的计算结果与有限元的计算结果十分吻合，而计算相对比较简便。 桩端摩阻力分配系数α、桩侧均布摩阻力分配系数β是确定附加应力的关键。本文分析了α、β对下卧层附加应力的影响并讨论了荷载分配系数α、β的计算方法。由于传统的计算荷载分配系数的方法本身存在缺陷，造成α、β值不唯一，而且不能考虑桩端下土层的性质，与实际情况存在相当大的差距。本文认为桩侧阻力分布形式对下卧层附加应力的影响不大，从桩的剪应力和桩体位移间的对应关系方程上求解了桩端荷载分配系数，相对比较合理，在大多数情况下是可以为工程所接受的。还讨论了从原位试验出发确定荷载分配系数的方法。 建立了桩筏基础的整体分析模型。基桩对基础板的作用被等效为一个点弹簧，用16节点实体退化等参元对筏板进行分析。通过单桩的荷载沉降曲线确定群桩中单桩的刚度，并可用逐次逼近的方法求解桩顶反力和基础沉降，避免了对刚度的非理性调整。 最后，将本文的方法用于分析上海的一幢高层建筑，并将它与新规范上的实体墩基法及其他的分析方法相比较，分析结果具有符合实际的特点，具有广阔的应用前景。
闫石[2]2007年在《桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计》文中研究说明桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等特点，同时可以承受风载或地震作用引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，从而成为目前高重建筑物或软土地基上建筑物常用基础形式。本文对桩筏基础中的上部结构-基础-地基共同作用分析理论进行深入探讨，特别是弹性理论法建立桩土刚度矩阵，引入了以Mindlin应力解为基础的计算方法。从而将分层地基土与桩基础共同作用的整体刚度矩阵用程序生成。在此基础上将其嵌入到PKPM中JCCAD的桩筏基础有限元计算模块中，形成了弹性理论法对桩筏基础进行分析的完整程序。运用以上的程序，本文对桩筏基础的内力与沉降这两个在桩筏基础设计中起决定性作用的控制标准作影响因素的分析。运用本文分析方法和计算程序，对实际工程进行了桩筏基础变刚度调平优化设计，与传统布桩方式进行比较，体现变刚度调平设计的可行性和正确性。
王涛[3]2007年在《带裙房高层建筑桩基优化设计与桩土相互作用影响系数的试验研究》文中研究表明桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强、较之桩箱基础具有更加开阔的内部空间的特点，同时可以承受风荷载或地震作用引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，目前已成为高重建筑物或软土地基上建筑物常用的基础形式。本文通过野外一系列单桩、平板、带台单桩、带台双桩试验及主楼变刚度调平桩筏及主裙连体基础模型试验，实测出桩-土-桩相互作用影响范围，并针对现场特定土质条件通过回归分析提出对弹性理论相互作用影响系数的修正模型。基于地基、基础、上部结构共同作用原理以及模型试验的沉降与桩顶反力实测结果，论述了桩筏基础传统设计方法存在的弊端，建议采用变刚度调平设计新理念进行优化设计，既最大限度地减小差异沉降，又改善了桩筏基础的受力性状。最后，利用修正后的桩-土-桩相互作用影响系数，采用简化数值计算方法分析桩筏基础上部结构-基础-地基(桩土)的共同作用。主要完成以下工作：1．通过大比例尺模型试验及现场实测的结果与弹性理论解的对比，指出弹性理论解夸大了桩-桩、桩-土、土-土相互作用影响，造成沉降计算值偏大和过高估计桩顶反力的不均匀性(或筏底地基土反力的不均匀性)，并针对现场特定土质条件通过回归分析，提出对弹性理论相互作用影响系数的修正模型。2．对承台分担荷载比例的研究现状进行了总结，通过对带台单桩、群桩模型承载性状的分析，说明带台单桩的承载性状与群桩的承载性状并不完全相同。因此，不能将带台单桩的试验结果简单地推广到群桩的设计计算中去。在带台单桩试验中，发现带台单桩的极限承载力大于或等于单桩与平板极限承载力之和，即“1+1≧2”的结论，而在复合群桩试验中，复合桩基的极限承载力在桩距较小时则远小于各单桩与平板极限承载力之和，而且即便在较大桩距情况下，承台效应系数也难以发挥到1.0。现场大型群桩模型试验结果与弹性理论关于承台分担荷载的计算结果比较后表明，实测的承台分担荷载比也远远小于弹性理论计算结果。3．运用变刚度调平的概念设计理念，通过改变主楼下地基和基桩的刚度分布，使之与荷载匹配，从而促使框筒结构高层建筑主楼的变形趋向均匀，基础的冲、剪、弯内力、上部结构次生应力减小。这种变刚度调平的概念设计思想通过现场模型试验进行了验证，并介绍了应用此法进行某工程优化设计的过程。4．本次模型试验主裙之间未考虑变刚度调平和设置沉降后浇带，也未采取相应增沉措施，目的在于研究主裙连体对于沉降、荷载传递、筏板和上部结构内力等的影响，从而导致试验结果中主裙连体基础筏板纵向相对差异沉降略大于规范允许值。笔者为此对减小主裙差异沉降问题进行讨论，主裙连体设计应使基础沉降协调，高层主体采用桩筏基础使其沉降减至最小；裙房可采用天然地基上的独立基础、格形基础。地下水位高时，格形梁之间设抗水板，也可采用在梁板式筏基的中间板下敷设苯板、炉渣等增沉作法。基于基坑开挖回弹再压缩减小差异沉降的有利效应，当裙房超过4～5层或当裙房采用上述增沉措施时可不设沉降后浇带。模型试验无法模拟基坑开挖引起的回弹再压缩效应，这也是导致主裙间差异沉降略大于规范允许值的原因之一。5．利用修正后的桩-土-桩相互作用影响系数，对上部结构采用子结构法进行刚度凝聚、基础筏板采用中厚板理论、桩土应用Mindlin有限压缩层混合修正模型对桩筏基础进行简化计算。计算结果与模型试验结果吻合较好。
刘振华[4]2007年在《基于Mindlin应力解下桩筏基础应力分析与沉降计算》文中研究表明目前,桩筏基础在工程中的应用已经比较普遍了,而桩筏基础的受力状态十分复杂,至今还没有准确的描述来考虑不同情况下地基的反应。要准确分析基础以下地基的附加应力和沉降的反应,就要全面考虑上部结构、筏板与地基土的相互作用。本文在地基附加应力和沉降分析时,建立了桩筏基础的整体分析模型,基桩对基础板的作用被等效为一个点弹簧,通过单桩的沉降确定群桩中单桩的刚度,用四结点四边形等参单元对筏板进行分析,并用逐次逼近、逐次迭代的方法求解附加应力和基础沉降,避免了对刚度的非理性调整。对刚度调整时,不但考虑了基础的作用,还考虑了上部结构刚度的作用。作者在考虑筏板和上部结构刚度(主要是剪力墙)对群桩沉降作用的情况下,编制了上部结构以及筏板作用下的群桩应力和沉降计算软件。该软件有方便直观的操作界面,便于读者使用。在计算时,利用Mindlin应力解的积分结果来计算群桩基础的沉降。计算结果可以得出群桩基础等沉降和等附加应力分布图以及各点的沉降值和竖向附加应力值,还可以绘制平面某点处竖向附加应力随深度变化的曲线图。运用编制的群桩基础计算软件计算分析了竖向荷载作用下筏板下群桩的附加应力和沉降反应,分析了Mindlin应力解下不同影响因素的变化对群桩基础的影响。同时对不考虑筏板作用和考虑筏板作用下的群桩基础的附加应力和沉降进行了对比分析。最后,通过一个具体实际工程,运用编制的软件分析,得出了群桩沉降的结果,并将本文的计算方法与规范法和其他的桩筏基础分析方法进行了比较,从而使读者对几种沉降计算方法,尤其是Mindlin法,有一个更加深刻地认识和把握,同时说明了Mindlin应力解运用于基础沉降分析更加符合桩基沉降的实际情况,具有广阔的应用前景。
申兆武[5]2008年在《超高层建筑桩筏基础的理论分析和工程应用研究》文中认为高层及超高层建筑(尤其是软土地基上的此类建筑)的桩基础和上部筏板可以形成桩筏基础。桩筏基础具有良好的承受载荷、减少平均沉降、调节差异沉降功能。本文拟采用共同作用的思路对桩筏基础分析方法进行研究,同时通过超高层建筑——上海环球金融中心桩筏基础实测进行验证,并引入计算机图形学中的Voronoi算法来考虑土层的横向不均匀性。本文开展的研究主要有以下内容:1)以修正的Poulos弹性理论解为基础,分析单桩、双桩、桩土、土土影响系数,进而计算桩土刚度。在桩土刚度的影响因素中,对桩长、桩径、土层压缩模量、泊松比等因素的具体影响进行研究。同时通过对实际工程中长短桩和后浇带问题进行分析,验证程序的有效性。2)Geddes弹性理论解把桩阻力分为:均匀分布侧阻力、叁角形(线性增长)分布侧阻力和端阻力叁种形式。本文对Geddes弹性应力解进行修正后,分析桩—桩影响系数,进行群桩分析,通过分析模型结构验证方法的合理性。并研究桩长、桩径、土层压缩模量等因素的对桩身刚度的影响。3)以Reissner厚板理论为基础,采用八结点等参元分析筏板结构,采用有限元软件ANSYS中壳元验证程序分析结果,进而分析板计算的影响因素。分析共同作用方法的特点,找到分析上部结构的简化方法,并应用到工程实际中。把共同作用的分析方法应用到中央电视台电视文化中心(TVCC)的工程分析中,验证程序的实用性。4)总结Voronoi图和其对偶图Delaunay叁角形的定义和性质,同时分析其算法,主要研究间接法得到Voronoi图的算法。采用此算法分析一个理想模型考虑横向不均匀性与否的差别,同时分析转炉桩筏基础在考虑横向不均匀性与否的差别,总结考虑土层横向不均匀性与否的影响。5)采用共同作用的方法分析超高层建筑——上海环球金融中心桩筏基础的沉降、桩项反力、弯矩等项目,整理环球金融中心工程实测数据。通过精密水准仪测量筏板标高,由变化值得到沉降,绘制等值线图。采用桩顶压力盒和表面应变计测试桩项反力,分析其变化规律。利用钢筋应力计和混凝土应变计测量筏板钢筋和混凝土的应力、应变变化,同时用温度计测试筏板混凝土的温度,观测水化热的影响。采用孔隙水压力计和土压力盒测试孔隙水压力和桩间土的水土压力,分析桩土荷载的分担比。总结此类桩筏结构的规律,验证程序分析结果的有效性,为此类超高层建筑桩筏基础的设计总结经验。
熊银[6]2010年在《高层建筑桩筏基础共同作用分析与设计》文中研究说明桩筏基础是高层建筑普遍采用的一种基础形式。高层建筑的上部结构、基础和地基是一个统一的有机整体,叁者相互联系、相互影响。目前对于高层建筑桩筏基础共同作用的研究已取得了一些成果,但由于高层建筑桩筏基础是一个十分复杂的系统,其共同作用的研究涉及众多因素,因此,对其工作机理的认识还不够清楚,有必要进一步地深入研究。本文系统地总结了国内外有关桩筏基础及共同作用理论的研究成果,在对共同作用机理、分析方法、分析理论有比较深入了解的基础上,采用大型有限元分析程序ANSYS,通过建立上部结构-桩筏基础-地基叁维弹塑性有限元分析模型,进行共同作用分析。主要研究内容有:①采用ANSYS对上部结构-桩筏基础-地基进行叁维弹塑性计算分析,研究其受力与沉降性状,总结桩筏基础的受力特征和变形随各个影响因素的变化关系。②从数值模拟结果中分析总结群桩效应、承台效应、复合桩基设计概念,并计算出相关承台效应系数,与规范中比较,分析承台效应系数影响因素。③考虑影响桩筏基础差异沉降和弯矩的各个因素,在上部结构体系及工程地质条件不变的前提下,找出桩筏基础差异沉降的最优控制方法,阐述桩筏基础变刚度调平设计的原则和步骤。④结合上述分析工作,总结桩基概念设计相关规律。对某工程实例,采用JCCAD实现桩筏基础共同作用设计,重点解读JCCAD在桩筏基础设计中与规范相关问题的处理、变刚度调平设计的实现等。
唐颖栋[7]2005年在《疏桩基础沉降的性状分析》文中进行了进一步梳理作为一种新的桩基设计理念,疏桩基础由于具有良好的经济效益和广阔的应用前景,近年来得到了广泛的重视。然而由于认识水平和计算手段所限,许多设计工程师还是采用传统的群桩设计方法进行设计,造成很大的浪费。特别是近几年来,国家对环保的高度重视,在浙江很多地区开始兴建大量的城市污水处理厂,本文结合了给排水工程的特点,对疏桩基础的工作机理以及各种影响因素进行了系统的分析和研究,得出了一些有益的结论。具体工作包括: (1) 从疏桩基础桩土共同作用角度出发,对桩土相互作用的国内外研究进行了总结;同时介绍了国内外对疏桩基础的模拟试验研究与现场试验测试,以及介绍了疏桩基础沉降分析的几种常用方法。 (2) 通过对浙江沿海叁个污水处理厂(叁种不同场地)进的工程实践,对几种常用沉降计算方法的计算值与其对应实测推算值,结果表明大多数简化方法得到的计算值与实际情况的出入较大;而采用桩筏基础设计分析软件(POGAP)中的Mindlin解分析方法计算得到的结果与实际情况较为吻合;同时,本文对几种常用的疏桩基础沉降计算方法的适用性作了简单的评价。 (3) 从桩基优化设计角度出发,通过采用桩筏基础设计分析软件对桩数、桩径、桩长、土的压缩模量等因素对疏桩基础沉降影响进行分析比较,得到了各自关于沉降的影响曲线,同时对各因素作了经济性评价分析。得到的结论是,疏桩基础设计优先考虑桩长的因素。
叶军[8]2002年在《桩筏基础整体设计分析及应用》文中指出随着越来越多高层、超高层以及大型工业建筑的出现，桩筏基础在工程设计中得到了广泛地应用。目前，关于桩筏基础的研究取得了一系列成果，本人在前人研究的基础上，作了一些补充分析。 本文分析了群桩中单桩的工作性状，群桩的地基应力分布，研究了群桩中地基沉降及竖向承载力的计算。在引入16节点退化等参元的中厚板筏板分析模型的基础了，假定筏板与地基间完全接触，建立了群桩中单桩桩身刚度矩阵，继而对筏板进行有限元离散得到桩筏共同作用的平衡方程，从而求解筏板内力、挠度、桩顶反力、桩端沉降等一系列结果。 根据以上分析，结合两个软弱地基上高层建筑桩筏基础的工程实例，利用浙江大学岩土工程研究所编制的POGAP桩筏基础共同作用分析软件，就桩端持力层的选择，桩端下卧层压缩模量合理选值，桩位及桩间距的确定，筏板厚度的合理取值等问题展开分析，得出了一些规律性的结论，提出了筏板最佳板厚取值的经验公式。同时着重就软弱地基中减小高层建筑主裙房之间沉降差异的措施、施工后浇带的设置位置，以及高层建筑核心简体下筏板内力变化剧烈等问题展开了分析，提出了筏板最大弯矩估算值的经验公式，获得了简体下局部筏板加厚处加厚范围及加厚厚度的取值方法及加厚处最大弯距增幅估算值的经验公式，为今后设计同一类型高层建筑提供一些借鉴。
夏江[9]2004年在《工程桩与围护桩共同作用理论研究》文中认为排桩围护结构是我国沿海软土地区比较常用的基坑围护方法。“一桩叁用”是指围护排桩除了在基坑开挖中作为挡土结构之外，也作为建筑物工程桩承担上部结构荷载同时还作为地下室外墙抗侧压力结构体系的一部分。由于桩长、桩径不同的桩组成的群桩与传统的由几何条件相同的桩组成的群桩在构成的形式上有所不同，因此围护桩与工程桩共同作用理论是“一桩叁用”技术中需要重点研究的内容。 在工程桩与围护桩共同作用分析中，将要大量地计算桩身阻力在土体中引起的竖向附加应力和压缩量。以往通常将桩当作没有粗细的直线段，这样无疑会带来一定的误差，这种误差将随着与桩轴线距离的增大而逐渐减小。本文讨论了这种误差与桩间距的关系及影响程度。 本文以弹性理论法为基础，首先运用Mindlin应力解对单桩进行分析，然后分析了两根桩时，桩与桩之间的相互影响，最后根据弹性理论迭加原理，通过引入一个“共同作用系数”，扩展到群桩中去。 本文还分别介绍了两种采用不同假设的筏板计算理论：薄板理论和厚板理论。 根据文中介绍的计算理论编制的工程桩与围护桩共同作用分析程序(APGR)计算了一幢位于法兰克福粘土上的30层建筑物的情况。讨论了考虑围护桩作用对桩顶反力、沉降及筏板弯矩、扭矩所带来的影响。对目前在工程界有争议的“内强外弱”与“外强内弱”布桩方式进行了比较，并在“内强外弱”优化布桩理论的指导下，比较了调整布桩间距和减小边桩与角桩的桩长这两种布桩方案的结果。
杨桦[10]2006年在《长短桩组合桩基础工作性状及工程设计问题研究》文中认为桩筏基础设计与分析中经常会遇到地基土中存在两层或多层土层可作为桩端持力层的情况。采用支承于浅层持力层的短桩基础往往会出现承载力满足要求而沉降量过大的情况，尤其当浅层持力层有软下卧层时，这种现象更为显着；而采用完全坐落于深层持力层上的全长桩基础方案又常常会导致出现大量长桩或超长桩，使得施工难度及工程投资大大增加，同时上部浅层持力层良好的承载能力得不到充分利用，实为可惜。 长短桩组合桩基础按沉降控制设计原理设置少量进入深层持力层的长桩以控制沉降，同时为利用浅层持力层良好的承载能力而设置部分短桩。长短桩组合桩基础充分利用和发挥了长桩控制沉降的能力与地基土浅层持力层的承载能力。与常规设计方法相比，长短桩基础减少了长桩数量，节省工程造价。 长短桩组合桩桩基础作为一种新的基础形式，提出了一系列新的问题，但目前国内外尚未对其进行系统深入的机理研究，更没有形成比较完善的设计理论和计算方法。因此，为安全地推广和不断发展这种新型基础，有必要对其工作性状进行系统研究。本文采用数值模拟、室内试验及理论分析等研究方法，对长短桩组合桩基础的工作性状及设计方法进行了分析、探讨。主要内容如下： (1) 结合常规桩基础分析方法和沉降控制设计理论，按照长桩主要控制变形、短桩主要提供承载力的基本思路，提出高层建筑长短桩组合桩基础设计思想。 (2) 根据一简化计算模型，对长短桩组合桩基础工作性状进行叁维弹塑性有限元分析。着重对基础整体沉降变形、桩身轴力、桩身侧摩阻力、土中附加应力场、土体位移场以及荷载分担等进行了分析，分析结果可供理论研究和工程参考。 (3) 在同济大学岩土工程重点实验室内进行了长短桩组合桩基础室内模型试验。进一步研究长短桩组合桩基础在竖向荷载作用下的荷载传递特性、侧摩阻力分布及荷载分担特性等。 (4) 基于长短桩组合桩基础工作性状，结合弹性理论法、混合法以及国内常用的分层总和法概念，提出了长短桩组合桩基础沉降计算方法。可考虑桩—土—筏共同作用，提出用桩-土相对位移概念考虑桩侧土体非线性滑移，能方便
参考文献：
[1]. 基于Mindlin应力解的桩筏基础设计分析方法研究[D]. 吕一平. 浙江大学. 2003
[2]. 桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计[D]. 闫石. 北京交通大学. 2007
[3]. 带裙房高层建筑桩基优化设计与桩土相互作用影响系数的试验研究[D]. 王涛. 中国建筑科学研究院. 2007
[4]. 基于Mindlin应力解下桩筏基础应力分析与沉降计算[D]. 刘振华. 天津大学. 2007
[5]. 超高层建筑桩筏基础的理论分析和工程应用研究[D]. 申兆武. 同济大学. 2008
[6]. 高层建筑桩筏基础共同作用分析与设计[D]. 熊银. 重庆大学. 2010
[7]. 疏桩基础沉降的性状分析[D]. 唐颖栋. 浙江大学. 2005
[8]. 桩筏基础整体设计分析及应用[D]. 叶军. 浙江大学. 2002
[9]. 工程桩与围护桩共同作用理论研究[D]. 夏江. 浙江大学. 2004
[10]. 长短桩组合桩基础工作性状及工程设计问题研究[D]. 杨桦. 同济大学. 2006
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