筏板厚度對CFG樁復合地基性狀的影響[權威資料]

筏板厚度對 CFG 樁復合地基性狀的影響 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 CFG樁復合地基共同作用模型，著重分析了筏板厚度與 CFG 樁樁頂應力、樁間土應力、樁端土應力及基礎沉降之間的關系，為筏板基礎 CFG 樁復合地基設計提供參考。 關鍵詞：筏板基礎， CFG 樁，復合地基 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，過去通常采用樁筏或樁箱基礎，現今也采用筏板基礎與 CFG 樁復合地基相聯(lián)合的基礎形式作為高層建筑的基礎，并取得了良好的經濟效益和社會效益。國內外對樁筏基礎共同作用、 CFG 樁復合地基已經進行了較多的研究，多集中于研究單樁復合地基和多樁復合地基的承載與變形特性以及其破壞模式。然而，筏板基礎下 CFG 樁復合地基的樁土應力比、荷載傳遞機理及不同部位樁的工作性狀都是有待研究的； CFG 樁復合地基的置換率、樁土模量比、褥墊層厚度以及布樁方式的變化對筏板基礎的內力和變形有何影響。這些問題都與 CFG 樁復合地基 -筏板基礎體系的共同作用有關。因此本文通過建立筏板基礎 CFG 樁復合地基的共同作用的有限元模型，分析筏板基礎厚度變化對 CFG 樁復合地基性狀的影響。 1 工程概況 某建 筑物為地上 25 層，地下 1 層的剪力墻結構，基礎埋深為 6.50m，基礎為筏板型式，筏板厚度為 1.5m，平面尺寸為 29m29m 。上部結構的總荷載為 376540kN，筏板底面的應力為 450kPa，考慮基礎的補償作用后，基底附加應力為400kPa。根據勘察報告，筏板基礎坐落在粉質粘土 上，該土層地基承載力為 160kPa，地基承載力明顯不足。采用 CFG樁復合地基進行地基處理，樁長 15.0m，樁徑為 450mm，樁間距為 1.6m，樁端進入粘質粉土 層內， CFG 樁復合地基承載力達到 450kPa，單樁承載力特征值為 790kN。采用規(guī)范公式計算得出總沉降量為 38.70mm。 根據工程地質勘察報告可知，場地地形較為平坦，地層情況為上部覆蓋一定厚度的人工填土，下層為一般第四紀沉積層，主要土層有粘性土、粉土、砂類土及圓礫層。基底典型地層物理力學指標見表 1： 基底典型地層物理力學指標 表 1 2 有限元模型的建立 2.1 基本假定 (1) 利用對稱性，取 1/4 模型進行計算分析，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，互不分開； (4) 樁、筏板的應力應變關系符合廣義胡克定律； (5) 分樁端和樁側兩層土體，樁端、樁側土體、褥墊層的屈服準則為 DP 準則； (6) 約束情況為：頂面為自由面，土體側面采用鏈桿約束，底面采用固定約束，土體對稱面采用對稱約束。 2.2 計算單元劃分 采用直接建模的方法，建立了 CFG 樁復合地基 -筏板 -褥墊層共同作用有限元模型，先建立節(jié)點，然后由節(jié)點生成單元體，共有 52215 個節(jié)點，形成 47096 個單元，其類型均為 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度，土體深度取為 30m，褥墊層厚度為 15cm。網格劃分見圖 1 和圖 2。 圖 1 共同作用有限元模型網格劃分圖 2 CFG 樁 -筏板 -褥墊層模型網格劃分 2.3 計算參數選取 根據工程中材料的實際力學性能及當地工程地質經驗，本文中各種材料的計算取值見表 2 和表 3。 模型計算的力學參數 表 2 地基土 DP 模型計算參數 表 3 3 筏板厚度對 CFG 樁復合地基性狀的影響 本文通 過調整筏板的厚度來研究復合地基的性狀，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，同時板上各點的沉降趨于均勻，筏板的沉降差減小，但當筏板達到一定厚度時，筏板厚度對其撓度的影響甚微。 3.2 基底樁土應力分析 圖 4 表示的是樁頂應力隨筏板厚度的變化情況。角樁樁頂應力最大，邊樁次之，中樁最小，產生了拱效應；隨著筏板厚度的增 加，角樁、邊樁與中樁的樁頂應力逐漸減小，這主要是由于筏板厚度調節(jié)了基底附加應力的分布，筏板厚度越大，基底附加應力分布趨于均衡。圖 5、 6 表示的是筏板底部樁頂應力和樁間土應力隨筏板厚度的變化情況。筏板邊緣的樁頂應力和樁間土應力最大，逐漸向筏板中間遞減，中間樁頂應力和樁間土應力分布均勻；并且隨著板厚的增加，筏板中間的樁頂應力減小，樁間土應力逐漸增大，這主要是考慮地基基礎共同作用之后，筏板承擔了一部分荷載，筏板厚度越大，承擔的荷載也越大。 圖 4 樁頂應力與筏板厚度關系圖圖 5 板底樁頂應力分布圖 圖 6 基底樁間土應力分布圖 3.3 樁土應力比分析 圖 7 樁土應力比變化 圖 7 表示的是樁土應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，樁土應力比逐漸減小，但筏板達到一定厚度之后，樁土應力比變化不再明顯。 3.4 樁端土應力分析 圖 8 樁端平面處土應力分布圖 圖 8 表示樁端處土應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，復合地基中樁端平面處土應力的不斷減小，并呈現出樁端土應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系 圖 10 邊樁沉降與筏板厚度的變化關系 圖 11 角樁沉降與筏板厚度的變化關系 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 結論 通過建立筏板基礎 CFG 樁復合地基的共同作用的有限元模型，分析了筏板基礎厚度變化對 CFG 樁復合地基性狀的影響，主要得出如下結論： 隨著筏板厚度的增加，其撓度減小，且板內各點的 沉降趨于均勻；當筏板達到一定厚度時，筏板厚度對其撓度的影響甚微；樁頂應力與樁土應力比減小，樁間土應力增大；復合地基樁端處的應力也不斷增加，并呈現出樁端土應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： 1 呂仲鳴 .筏板基礎 CFG 樁復合地基共同作用初步研究 .碩士論文 ,昆明 :昆明理工大學建筑工程學院 ,2008. 2 閆明禮 ,張東剛 .CFG 樁復合地基技術及工程實踐(第二版 )M.北京 :中國水利水電出版社 ,2006. 3 龔曉南 .復合地基理論及工程應用 (第二版 )M.北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,2007. 4 范秋雁 ,劉文連 ,黃經秋 .框架結構 十字交叉條形基礎 地基共同作用分析 J.巖土力學 ,2003,24(2):249253. 5 宋二祥 ,沈偉 ,金淮等 .剛性樁復合地基 -筏板基礎體系內力、沉降計算方法 J.巖土工程學報 ,2003,25(3):268 272. 6 董建國 ,趙錫宏 .高層建筑地基基礎 共同作用理論與實踐 M.上海 :同濟大學出版社 ,1997. 作者簡介：呂仲鳴， 1984 年 10 月出生，男，江蘇常州人，工學碩士，注冊土木工程師 (巖土 )，主要從事巖土工程設計。 閱讀相關文檔 :高層建筑地基基礎設計研究 鋼結構設計分析 淺談高頻液壓振動錘在蘇州河防汛墻加固改造工程中的應用與總結 新經濟形式企業(yè)管理發(fā)展趨勢的探討 重慶天地項目開發(fā)前期的幾點風險管理 商業(yè)設計中的防火分區(qū)模式探析 談建筑模板工程施工技術 談冬季施工鋼筋混凝土質量控制措施 談立交工程橋體防滲施工 淺談建設工程投標報價 淺析建筑工程施工中的成本控制 市政道路排水設計要點分析 淺談 EPS 薄抹灰外墻外保溫施工技術質量控制 關于城市