剪力墙—桩筏基础—地基共同作用三维有限元分析

【摘要】：随着经济与技术的发展,高层建筑日益增多,桩基成为更加普遍的基础形式。桩筏基础受力明确,既能充分发挥桩的潜力,同时又能充分利用地基土自身的承载力,作为高层建筑的重要基础形式被广泛采用。随着共同作用理论的发展,以及计算机的普及和性能的不断提高,人们对桩筏基础有了较多认识。但是由于桩筏基础是一个十分复杂的系统,其研究涉及众多因素,有必要进一步认识上部结构、桩筏基础与地基土的共同作用机制。因此,开展共同作用课题的研究具有重要意义。 本文针对某工程实例,利用大型有限元程序ABAQUS建立了剪力墙结构—桩筏基础—地基共同作用的全三维模型,土体分别采用弹性和理想弹塑性模型,考虑上部结构刚度、地基土变形模量、承台厚度和桩长等参数变化对共同作用工作性状的影响。得到如下主要结论: (1)上部结构施工至9层后,其对差异沉降和筏板弯矩的调节作用减弱,表现出上部结构刚度作用的有限性。 (2)考虑上部结构刚度作用,筏板对地基的架越作用明显,基底土反力呈明显的马鞍形;荷载向角桩、边桩集中;地基土分担总荷载的10%～20%。 (3)当地基土为单层均质时,地基土越硬,基础的最大沉降和差异沉降越小,地基土分担的荷载增加,筏板最大弯矩减小;当存在硬壳层和软弱下卧层时,地基土荷载分担比略有提高。 (4)增加筏板厚度能减少一定的差异沉降,提高地基土的荷载分担比,同时筏板下中桩、边桩和角桩的桩顶反力分布更不均匀,筏板弯矩急剧增长。 (5)通过调整筏板中部局部范围桩长可以控制差异沉降及筏板弯矩大小。从材料的合理利用和经济性上考虑,长桩和短桩的长度比宜为1.75～2.0。