筏板厚度對(duì)CFG樁復(fù)合地基性狀的影響[權(quán)威資料]

筏板厚度對(duì) CFG 樁復(fù)合地基性狀的影響 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：采用 ANSYS 有限元程序建立了筏板基礎(chǔ) CFG樁復(fù)合地基共同作用模型，著重分析了筏板厚度與 CFG 樁樁頂應(yīng)力、樁間土應(yīng)力、樁端土應(yīng)力及基礎(chǔ)沉降之間的關(guān)系，為筏板基礎(chǔ) CFG 樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)提供參考。 關(guān)鍵詞：筏板基礎(chǔ)， CFG 樁，復(fù)合地基 Abstract:With ANSYS finite element programs，Building raft foundation-composite foundation of CFG pile interaction model. Focuses on the analysis of the relationship between the raft thickness and stress of CFG pile top， soil among pile， pile tip soil， and the foundation settlement. The conclusion could be used as a reference for the raft foundation-composite foundation of CFG pile design. Keywords: Raft Foundation， CFG Pile， Composite Foundation TU473.1A 0 引言 在高層建筑中，過(guò)去通常采用樁筏或樁箱基礎(chǔ)，現(xiàn)今也采用筏板基礎(chǔ)與 CFG 樁復(fù)合地基相聯(lián)合的基礎(chǔ)形式作為高層建筑的基礎(chǔ)，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)內(nèi)外對(duì)樁筏基礎(chǔ)共同作用、 CFG 樁復(fù)合地基已經(jīng)進(jìn)行了較多的研究，多集中于研究單樁復(fù)合地基和多樁復(fù)合地基的承載與變形特性以及其破壞模式。然而，筏板基礎(chǔ)下 CFG 樁復(fù)合地基的樁土應(yīng)力比、荷載傳遞機(jī)理及不同部位樁的工作性狀都是有待研究的； CFG 樁復(fù)合地基的置換率、樁土模量比、褥墊層厚度以及布樁方式的變化對(duì)筏板基礎(chǔ)的內(nèi)力和變形有何影響。這些問(wèn)題都與 CFG 樁復(fù)合地基 -筏板基礎(chǔ)體系的共同作用有關(guān)。因此本文通過(guò)建立筏板基礎(chǔ) CFG 樁復(fù)合地基的共同作用的有限元模型，分析筏板基礎(chǔ)厚度變化對(duì) CFG 樁復(fù)合地基性狀的影響。 1 工程概況 某建 筑物為地上 25 層，地下 1 層的剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)埋深為 6.50m，基礎(chǔ)為筏板型式，筏板厚度為 1.5m，平面尺寸為 29m29m 。上部結(jié)構(gòu)的總荷載為 376540kN，筏板底面的應(yīng)力為 450kPa，考慮基礎(chǔ)的補(bǔ)償作用后，基底附加應(yīng)力為400kPa。根據(jù)勘察報(bào)告，筏板基礎(chǔ)坐落在粉質(zhì)粘土 上，該土層地基承載力為 160kPa，地基承載力明顯不足。采用 CFG樁復(fù)合地基進(jìn)行地基處理，樁長(zhǎng) 15.0m，樁徑為 450mm，樁間距為 1.6m，樁端進(jìn)入粘質(zhì)粉土 層內(nèi)， CFG 樁復(fù)合地基承載力達(dá)到 450kPa，單樁承載力特征值為 790kN。采用規(guī)范公式計(jì)算得出總沉降量為 38.70mm。 根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告可知，場(chǎng)地地形較為平坦，地層情況為上部覆蓋一定厚度的人工填土，下層為一般第四紀(jì)沉積層，主要土層有粘性土、粉土、砂類(lèi)土及圓礫層?；椎湫偷貙游锢砹W(xué)指標(biāo)見(jiàn)表 1： 基底典型地層物理力學(xué)指標(biāo) 表 1 2 有限元模型的建立 2.1 基本假定 (1) 利用對(duì)稱性，取 1/4 模型進(jìn)行計(jì)算分析，在筏板表面施加面荷載； (2) 圓樁截面改用面積相等的方樁代替； (3) 筏板與褥墊層、樁 與土體之間保持位移協(xié)調(diào)，互不分開(kāi)； (4) 樁、筏板的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系符合廣義胡克定律； (5) 分樁端和樁側(cè)兩層土體，樁端、樁側(cè)土體、褥墊層的屈服準(zhǔn)則為 DP 準(zhǔn)則； (6) 約束情況為：頂面為自由面，土體側(cè)面采用鏈桿約束，底面采用固定約束，土體對(duì)稱面采用對(duì)稱約束。 2.2 計(jì)算單元?jiǎng)澐?采用直接建模的方法，建立了 CFG 樁復(fù)合地基 -筏板 -褥墊層共同作用有限元模型，先建立節(jié)點(diǎn)，然后由節(jié)點(diǎn)生成單元體，共有 52215 個(gè)節(jié)點(diǎn)，形成 47096 個(gè)單元，其類(lèi)型均為 SOLID45 單元。模型尺寸為 44.6m44.6m30m ，模型邊界距離筏板邊界為一倍的筏板長(zhǎng)度，土體深度取為 30m，褥墊層厚度為 15cm。網(wǎng)格劃分見(jiàn)圖 1 和圖 2。 圖 1 共同作用有限元模型網(wǎng)格劃分圖 2 CFG 樁 -筏板 -褥墊層模型網(wǎng)格劃分 2.3 計(jì)算參數(shù)選取 根據(jù)工程中材料的實(shí)際力學(xué)性能及當(dāng)?shù)毓こ痰刭|(zhì)經(jīng)驗(yàn)，本文中各種材料的計(jì)算取值見(jiàn)表 2 和表 3。 模型計(jì)算的力學(xué)參數(shù) 表 2 地基土 DP 模型計(jì)算參數(shù) 表 3 3 筏板厚度對(duì) CFG 樁復(fù)合地基性狀的影響 本文通 過(guò)調(diào)整筏板的厚度來(lái)研究復(fù)合地基的性狀，筏板的厚度分別取為 0.5m、 1.0m、 1.5m、 2.0m。 3.1 筏板的撓度分析 圖 3 筏板撓度與板厚的關(guān)系圖 圖 3 表示的是筏板撓度隨筏板厚度的變化情況。隨著筏板厚度的增加，撓度逐漸減小，同時(shí)板上各點(diǎn)的沉降趨于均勻，筏板的沉降差減小，但當(dāng)筏板達(dá)到一定厚度時(shí)，筏板厚度對(duì)其撓度的影響甚微。 3.2 基底樁土應(yīng)力分析 圖 4 表示的是樁頂應(yīng)力隨筏板厚度的變化情況。角樁樁頂應(yīng)力最大，邊樁次之，中樁最小，產(chǎn)生了拱效應(yīng)；隨著筏板厚度的增 加，角樁、邊樁與中樁的樁頂應(yīng)力逐漸減小，這主要是由于筏板厚度調(diào)節(jié)了基底附加應(yīng)力的分布，筏板厚度越大，基底附加應(yīng)力分布趨于均衡。圖 5、 6 表示的是筏板底部樁頂應(yīng)力和樁間土應(yīng)力隨筏板厚度的變化情況。筏板邊緣的樁頂應(yīng)力和樁間土應(yīng)力最大，逐漸向筏板中間遞減，中間樁頂應(yīng)力和樁間土應(yīng)力分布均勻；并且隨著板厚的增加，筏板中間的樁頂應(yīng)力減小，樁間土應(yīng)力逐漸增大，這主要是考慮地基基礎(chǔ)共同作用之后，筏板承擔(dān)了一部分荷載，筏板厚度越大，承擔(dān)的荷載也越大。 圖 4 樁頂應(yīng)力與筏板厚度關(guān)系圖圖 5 板底樁頂應(yīng)力分布圖 圖 6 基底樁間土應(yīng)力分布圖 3.3 樁土應(yīng)力比分析 圖 7 樁土應(yīng)力比變化 圖 7 表示的是樁土應(yīng)力比隨筏板厚度的變化情況。由圖可以看出：隨著筏板厚度的增加，樁土應(yīng)力比逐漸減小，但筏板達(dá)到一定厚度之后，樁土應(yīng)力比變化不再明顯。 3.4 樁端土應(yīng)力分析 圖 8 樁端平面處土應(yīng)力分布圖 圖 8 表示樁端處土應(yīng)力隨著筏板厚度增大的變化情況。由圖中可以看出：筏板厚度的增大，復(fù)合地基中樁端平面處土應(yīng)力的不斷減小，并呈現(xiàn)出樁端土應(yīng)力中部大邊緣小的特征。 3.5 樁體 沉降分析 圖 9 中樁沉降與筏板厚度的變化關(guān)系 圖 10 邊樁沉降與筏板厚度的變化關(guān)系 圖 11 角樁沉降與筏板厚度的變化關(guān)系 圖 9 11 表示的是樁體沉降量與筏板厚度的變化情況，由圖可知：各樁的沉降量大小為，中樁 邊樁 角樁；隨著筏板厚度的增加，各樁沉降量減小。 4 結(jié)論 通過(guò)建立筏板基礎(chǔ) CFG 樁復(fù)合地基的共同作用的有限元模型，分析了筏板基礎(chǔ)厚度變化對(duì) CFG 樁復(fù)合地基性狀的影響，主要得出如下結(jié)論： 隨著筏板厚度的增加，其撓度減小，且板內(nèi)各點(diǎn)的 沉降趨于均勻；當(dāng)筏板達(dá)到一定厚度時(shí)，筏板厚度對(duì)其撓度的影響甚微；樁頂應(yīng)力與樁土應(yīng)力比減小，樁間土應(yīng)力增大；復(fù)合地基樁端處的應(yīng)力也不斷增加，并呈現(xiàn)出樁端土應(yīng)力中部大邊緣小的特征；樁體沉降量，中樁 邊樁 角樁，并隨著筏板厚度的增加，各樁沉降量減小。 參考文獻(xiàn)： 1 呂仲鳴 .筏板基礎(chǔ) CFG 樁復(fù)合地基共同作用初步研究 .碩士論文 ,昆明 :昆明理工大學(xué)建筑工程學(xué)院 ,2008. 2 閆明禮 ,張東剛 .CFG 樁復(fù)合地基技術(shù)及工程實(shí)踐(第二版 )M.北京 :中國(guó)水利水電出版社 ,2006. 3 龔曉南 .復(fù)合地基理論及工程應(yīng)用 (第二版 )M.北京 :中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ,2007. 4 范秋雁 ,劉文連 ,黃經(jīng)秋 .框架結(jié)構(gòu) 十字交叉條形基礎(chǔ) 地基共同作用分析 J.巖土力學(xué) ,2003,24(2):249253. 5 宋二祥 ,沈偉 ,金淮等 .剛性樁復(fù)合地基 -筏板基礎(chǔ)體系內(nèi)力、沉降計(jì)算方法 J.巖土工程學(xué)報(bào) ,2003,25(3):268 272. 6 董建國(guó) ,趙錫宏 .高層建筑地基基礎(chǔ) 共同作用理論與實(shí)踐 M.上海 :同濟(jì)大學(xué)出版社 ,1997. 作者簡(jiǎn)介：呂仲鳴， 1984 年 10 月出生，男，江蘇常州人，工學(xué)碩士，注冊(cè)土木工程師 (巖土 )，主要從事巖土工程設(shè)計(jì)。 閱讀相關(guān)文檔 :高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析 淺談高頻液壓振動(dòng)錘在蘇州河防汛墻加固改造工程中的應(yīng)用與總結(jié) 新經(jīng)濟(jì)形式企業(yè)管理發(fā)展趨勢(shì)的探討 重慶天地項(xiàng)目開(kāi)發(fā)前期的幾點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)管理 商業(yè)設(shè)計(jì)中的防火分區(qū)模式探析 談建筑模板工程施工技術(shù) 談冬季施工鋼筋混凝土質(zhì)量控制措施 談立交工程橋體防滲施工 淺談建設(shè)工程投標(biāo)報(bào)價(jià) 淺析建筑工程施工中的成本控制 市政道路排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析 淺談 EPS 薄抹灰外墻外保溫施工技術(shù)質(zhì)量控制 關(guān)于城市