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建造过程中地下室抗浮失效临界状态与控制方法研究

刘德海  
【摘要】:随着城市建设的高速发展,地下空间得到有效开发利用,基础埋置深度不断增大,导致地下室抗浮问题日益突出。目前国内外设计人员在地下室抗浮稳定性不满足要求时采用设置抗浮构件、增加结构配重等措施确保地下室抗浮安全,少数工程采用了排水减压的主动抗浮措施。但这些措施都是以地下室达到设计抗浮能力为前提的,均未考虑建造过程中地下室抗浮能力不同的工程实际。近年来,发生了多起由于施工单位降水措施不当或覆土回填不及时导致地下室抗浮失效的事故。建造过程中地下室抗浮问题仍然缺乏系统的理论研究和实用的控制方法。 本文主要围绕地下室抗浮问题,针对建造过程中地下室抗浮能力和地下水浮力是动态变化的特点展开研究。通过理论分析、工程调研和有限元模拟相结合的方法,分工况对建造过程中地下室抗浮失效机理进行研究,提出建造过程中地下室抗浮的计算方法与控制措施。 首先,对建造过程中地下室抗浮能力进行分析,并与规范作对比,阐述不同工况下地下室抗浮计算方法; 其次,对某抗浮失效工程事故进行现场观测,统计分析地下室破坏特征并进行初步抗浮验算,分析事故原因和结构破坏特征; 第三,结合工程实例,利用ABAQUS和SAP2000有限元软件建立地下室模型,分析结构内力随地下水位增长的变化过程,确定最先破坏构件的种类和位置。并以此确定地下室抗浮失效的临界状态,提出建造过程中控制三种抗浮失效的计算方法和工程措施; 第四,对已发生抗浮失效的建筑物在整体复位过程中塔楼与地下车库标高变化规律进行研究,提出室外抽水复位过程中应注意的关键问题,避免结构因回落速度过快导致二次破坏。 本课题的研究和应用表明,在建造过程中需要根据不同工况下地下室的抗浮失效临界状态确定抗浮水头,并采取相应技术措施,才能有效地防止抗浮失效,避免经济损失。


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