收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

带桩多高层建筑共同作用分析方法及其在纠偏中的应用

解家毕  
【摘要】:建筑物倾斜是软弱地基上一种常见的工程问题,它是由地基不均匀变形产生的基础倾斜而引起的。由于受计算理论和施工、监测技术的限制,历史上许多有名的建筑物都是由于得不到合理纠正措施,而不得不任其倒塌和倾斜,一个典型的例子就是意大利的比萨斜塔。纠偏技术的出现和兴起,一方面是由于土力学理论的发展、地基处理技术及相应施工机械与监测技术的进步而使这些技术的实现成为可能,另一方面是受与日俱增的客观需求分不开。但到目前为止,人们对倾斜建筑物的纠偏工作还只停留在工程经验上,纠偏技术还没有形成一个较系统的理论体系,这使得纠偏工作带有很大的盲目性。 实践表明,建筑物基础沉降不仅受外荷载的影响,而且在很大程度上还取决于地基、基础和上部结构三者的刚度。比较精确的分析方法是在计算中同时考虑三者的刚度贡献,即采用共同作用分析方法。共同作用分析要求上部结构、基础和地基满足在接触部位的变形协调条件。由于上部结构和基础不仅结构型式多样,而且它们的刚度比地基的大得多,这些因素都增加了共同作用分析的难度。多高层建筑物的倾斜分析及纠偏处理比常规基础分析还要复杂,倾斜分析及纠偏处理必然要把建筑物上部结构、基础和地基作为一个整体来考虑,分析各部分刚度对基础和地基的变形等的影响;此外,各种纠偏技术的理论研究也是一个急需解决的问题。本文围绕桩基础纠偏这一课题,对上部结构、桩基础和地基的共同作用分析方法进行了探讨,用所提出的分析方法对深厚软弱地基上地面大面积堆载作用下的桩基础和地基的变形形态及建筑物的倾斜进行了模拟,并对一些常用的纠偏方法的力学机理和适用条件进行了探讨,论文主要包括以下几方面: (1) 本文主要采用非线性有限元法进行求解。文中提出了简缩积分单元格式,以避免不可压缩或近似不可压缩材料在数值积分中出现体积锁死现象;采用多孔介质弹性和修正剑桥本构模型来模拟土体,并对修正剑桥本构模型进行了改进,以反应土体在张拉与压缩时的不同屈服强度特征;采用有限变形应变-位移模式反映实际情况中可能出现的大变形情况。 (2) 分析了不同施工工艺对灌注桩承载力的影响,由于不同施工工艺所得到的灌注桩的桩-土界面特征及桩端的条件相差很大,灌注桩的承载力可能相差很大,通过实测资料证实了不同施工工艺所得到的桩的承载力的差别;建立了桩-土共同作用 分析的界面元模型,模型能很好地反映接触面的张开、闭合及滑移等复杂接触特性; 通过对实测资料的模拟验证了模型的合理性。 (3)推导了子结构法及多级子结构法的刚度和荷载的凝集过程,对多高层建筑 物上部结构的施工过程及刚度、荷载的形成过程进行有限元分析转化,建立了多高层 建筑上部结构一基础一地基共同作用分析方法。 (4)采用无限元模拟远场区域土体的反应、用有限元模拟临近建筑物的土体反 应,建立了深厚软弱地基上基础分析的无限元与有限元边界祸合分析方法。采用所建 立的共同作用分析模型模拟分析了深厚软弱地基上桩基础附近地面大面积堆载情况 下地基和桩基础的变形形态,以及超载对桩侧摩阻力的分布影响。在软弱土层较厚的 情况下,由于深层土层的压缩变形较大,若不考虑深层土体的压缩,则得到的沉降值 偏小,特别是在地面有较大超载作用时,深层土层的压缩量可能是决定建筑物倾斜的 关键因素。 (5)对深层掏土纠偏法的工作机理进行了探讨。由于钻孔掏土和软弱土层向孔 内挤淤的力学过程描述十分复杂,用数值分析方法也很难模拟这一过程。为了简化掏 土过程,采用控制掏土孔壁节点位移的方法来模拟掏土时软弱土层向孔内挤淤的过 程,对掏土后地基和基础沉降及桩侧的摩阻力的变化进行了分析,探讨了掏土纠偏法 在桩基础纠偏中的适用性。计算表明,当深层土体向掏土孔内挤淤时,有部分桩侧摩 阻力要转化为负摩阻力;但掏土段深度受土层的力学性质限制,一般较软的土层才有 可能向掏土孔内移动,因此,掏土纠偏的效果也受土层的力学特性限制。 (6)对截桩纠偏法的工作机理进行了探讨,分析了承台底不同桩体的截除对纠 偏效果的影响。由于不同桩体距形心主轴的距离不等,截桩的纠偏效果也是不同的, 计算表明,距形心主轴较远桩体的截除的纠偏效果更明显一些。 (7)对考虑孔隙水压力一位移藕合下的上部结构一基础一地基共同作用分析方法 进行了探讨,引出了在黄土、膨胀土地基情况下考虑非饱和流的共同作用分析课题。 对于非饱和渗流孔隙水压力一位移祸合分析问题,本文采用单相流理论,忽略孔隙气 压力的变化及其对土体变形的影响,以孔隙水饱和度和孔隙水压力作为状态变量,给 出了非饱和土的应力状态表达式、渗流特性,建立了非饱和流孔隙水压力一位移藕合 分析的有限元程式。 (8)采用饱和渗流孔隙水压力一位移祸合分析方法对建筑物的沉降和大面积堆 载作用下的基础和地基的变形及建筑物的倾斜进行了模拟。 (9)对井点降水引起的地面沉降问题进行了探讨,采用非饱和流孔隙水压力一位 移祸合分析方法对井点降水纠偏法进行模拟,对降水纠偏法在桩基础中的适用性进行 了探讨。由于


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘莹,王清,夏玉斌;地基处理中孔隙水压力及地表沉降的分形特征[J];长春科技大学学报;2001年03期
2 佘成学;崔旋;;高孔隙水压力对岩石蠕变特性的影响[J];岩石力学与工程学报;2010年08期
3 许国辉,单红仙,贾永刚,霍素霞;风暴浪导致的黄河口水下土体破坏试验研究[J];青岛海洋大学学报(自然科学版);2003年05期
4 程永舟;周援衡;王永学;;波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应[J];长沙理工大学学报;2005年04期
5 李亚林;颜玉定;;新丰江水库诱发地震极限深度的实验研究[J];华南地震;2005年04期
6 程永舟;周援衡;王永学;;沉箱防波堤沙质底床对波浪动态响应的研究[J];水道港口;2006年01期
7 王海龙;李庆斌;;孔隙水对湿态混凝土抗压强度的影响[J];工程力学;2006年10期
8 陈明金;欧阳祖熙;;遗传算法的BP神经网络对滑坡孔隙水压力时间序列恢复及预测研究[J];地壳构造与地壳应力文集;2006年00期
9 秦昊;单红仙;刘涛;;波浪作用下海床孔压滞后现象研究[J];中国水运(理论版);2007年04期
10 栾茂田;曲鹏;杨庆;郭莹;;非线性波浪作用下海底管线-海床动力响应分析[J];岩土力学;2007年S1期
11 白冰;聂庆科;胡建敏;商卫东;;循环剪切荷载作用下软土的力学性状研究[J];工程地质学报;2008年03期
12 张训忠;王汝恒;贾彬;张春涛;;饱和砂卵石土液化特性的试验研究[J];建筑科学;2009年03期
13 李柏乔;;结合水能否传递静水压力——与方玉树先生探讨水压率问题[J];岩土工程界;2009年12期
14 杨杰毅;;抗震规范中砂土液化条文的初步分析与探讨[J];有色金属设计;2010年01期
15 王珊珊;李丽慧;胡瑞林;刘凯;魏欣;;动力排水固结法加固吹填黏性土的模型试验研究[J];工程地质学报;2010年06期
16 汪闻韶;;一个飽和粉質壤土的振动試驗[J];水利学报;1965年01期
17 J.A.Cheney;K.Arulanandan;林木春;;砂和粘土的应力松弛[J];国外地震工程;1980年03期
18 姜林;波浪作用下有孔粘弹性海底的响应[J];海洋科学;1987年05期
19 王永胜;谢定义;郭庆国;;非饱和土中孔隙水的运动特性及渗水系数的测算[J];水资源与水工程学报;1993年03期
20 刘志伟,顾桥活;浅谈堆载预压软基处理中的监测工作[J];四川地质学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 蔡袁强;袁雪成;;振动挤密碎石桩与振冲碎石桩抗液化分析[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1995年
2 杜明芳;王广国;苗兴城;;压密注浆机理研究及效果检验分析[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第三卷)[C];1996年
3 栾茂田;曲鹏;杨庆;郭莹;;非线性波浪作用下海底管线-海床动力响应分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
4 姚仰平;高智伟;;基于统一硬化模型的孔隙水压力系数[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
5 王怀忠;;打入桩的桩端超孔隙水压力引起的沉降[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
6 张建红;张幸幸;林小静;鲁晓兵;;动荷载作用下大圆筒基础离心模型试验[A];2008年度海洋工程学术会议论文集[C];2008年
7 牛岑岑;王清;杨静;;渗流作用下吹填土沉降的时效特征研究[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
8 何谨铖;;环境工程地质问题研究综述[A];工程地质勘察学术交流会论文选集[C];1994年
9 高玉峰;张健;沈扬;;不同频率波浪荷载作用下饱和粉土孔隙水压力特性试验研究[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
10 胡珩;;真空预压法加固机理研究[A];工程排水与加固技术理论与实践——第七届全国工程排水与加固技术研讨会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘占阁;波浪作用下海床累积孔隙水压力响应与液化分析[D];大连理工大学;2008年
2 何杨;复杂应力条件下饱和砂土孔隙水压力及体变特性试验研究[D];大连理工大学;2007年
3 赵常洲;高速公路软基真空—堆载联合预压加固机理及其数值模拟[D];中国地质大学(北京);2008年
4 周青春;温度、孔隙水和应力作用下砂岩的力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
5 姚华彦;化学溶液及其水压作用下灰岩破裂过程宏细观力学试验与理论分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
6 阮光雄;土工结构有限单元法分析[D];武汉大学;2004年
7 于基宁;低温三轴试验机研制及粉质粘土冻融循环力学效应试验研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
8 李强;考虑三维波动的饱和土中桩纵向耦合振动理论[D];浙江大学;2004年
9 白卫峰;混凝土损伤机理及饱和混凝土力学性能研究[D];大连理工大学;2008年
10 王曰国;真空—堆载联合预压加固软土地基理论与试验研究[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李丽辉;井口结构套管竖向承载机理研究[D];中国石油大学;2010年
2 万良勇;不同类型孔隙水压力的动力效应研究[D];西安理工大学;2002年
3 葛帆;基坑支护土压力和变形的试验研究[D];武汉大学;2005年
4 李泽;考虑孔隙压力的有限元塑性极限分析法研究[D];武汉大学;2005年
5 卢海斌;波浪作用下沙质海床孔隙水压力的研究[D];长沙理工大学;2005年
6 傅搏峰;沥青路面水损害疲劳破坏过程的数值模拟分析[D];长沙理工大学;2005年
7 刘晓瑜;黄河三角洲埕岛海域波浪作用下液化分区[D];中国海洋大学;2007年
8 张素姣;加固前后液化土地基振动动过程中土体特性的试验研究[D];太原理工大学;2002年
9 刘正银;饱和细粒土动荷作用机理研究[D];中国海洋大学;2005年
10 李宏儒;土体动力反应分析方法的分析与改进[D];西安理工大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 徐移江;沪昆铁路滑坡多因素触发[N];地质勘查导报;2010年
2 ;地下水对工程设计的影响研究[N];北京日报;2001年
3 惠玲;天津环境地研所一项科研成果揭示滨海地面沉降主因[N];中国矿业报;2004年
4 记者 王虹航通讯员 段金平;北京首次实现地面沉降实时监测[N];中国建设报;2008年
5 记者 于得福 段金平 周楚军;北京首次实现地面沉降实时监测[N];地质勘查导报;2008年
6 记者 孙宇浩段金平;北京实时监测地面沉降[N];中国矿业报;2008年
7 记者 段金平;北京首次实现对地面沉降实时监测[N];中国矿业报;2008年
8 曾禾;水环地调中心新获四项专利[N];中国矿业报;2009年
9 段金平 段海明;首都地面沉降研究与预防成果引业内关注[N];中国国土资源报;2009年
10 记者 陈惠玲 通讯员 陈奇;新引进海底静力触探系统海试成功[N];地质勘查导报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978