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既有建筑增层改造时桩基础的再设计试验研究

李勇  
【摘要】:我国是一个人口众多、土地资源有限的国家,通过对既有建筑的增层和加固改造可以提高建筑的使用年限,实现可持续发展。既有建筑增层,首先遇到和需要解决的是对原地基基础的性状作出正确评价,并提出满足增层要求所采取的加固方法。目前我国对天然地基在长期荷载作用下的“压密效应”做了很多研究,但对于桩的“时间效应”和桩基础在长期荷载作用下“压密效应”研究较少。本文通过一组单桩和一组四桩承台基础的持载与不持载试验模拟桩基础在长期荷载作用下地基的性状改变。对既有桩基础建筑直接增层和不能满足直接增层要求时,采用扩大基础底面积并增加桩的加固方法做了完整的模拟。鉴于树根桩广泛的适用性,因此本文对采用树根桩加固独立基础以及树根桩复合地基做了完整的试验模拟。对测得的p-s曲线、基础沉降、地基反力和桩身应力进行了分析,得出一些有意义的结论: (1)单桩和桩基础在荷载长期作用下,桩周土和桩端土的性状发生了很大变化,土体产生“压密效应”,土性有所增强,继续加载时p-s曲线明显平缓。 (2)在荷载长期作用下,对摩擦型桩,侧摩阻力的增大是桩承载力提高的重要因素。 (3)对于直接增层改造的既有桩基础建筑,通过本文分析得知,在场地地质条件良好,上部结构刚度和群桩基础结构较好的情况下,既有建筑桩基础承载力特征值一般可以提高10%~20%。 (4)既有建筑桩基础增层改造时桩的承载力测试,可在原场地附近地质条件相同的场地上设置相同尺寸的桩进行持载试验,得到既有建筑桩再加荷时的承载力。 (5)既有建筑桩基础在荷载长期作用下,对其群桩基础扩大一倍基础底面积,并植入原来数量的桩继续加载,其p-s曲线与原群桩基础的p-s曲线基本平行,可采用原有房屋的勘察资料计算扩大基础底面积后的桩基承载力和沉降。 (6)基础在长期荷载作用下,地基土产生“压密效应”,在相同荷载作用下采用树根桩加固的基础下地基土反力大于同尺寸的群桩基础下地基土反力。 (7)在独立基础内部、外部、和内外部同时植入树根桩,树根桩和承台下的地基土承载力发挥是不同步的,不同位置的树根桩承载力发挥也是不同步的。应合理确定树根桩与原基础的荷载分担比,优化基础的设计。 (8)在刚性基础下,树根桩复合地基有向桩顶转移荷载的能力。桩土应力比的比值随荷载的增大而增大。


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