高层建筑桩筏基础中筏板受力数值模拟研究

建立了粉煤灰地基上高层建筑-桩筏基础-地基共同作用的数值分析模型,通过模拟不同距径比和桩长的桩筏基础,研究了筏板的受力响应问题。数值模拟分析表明在上部结构荷载作用下筏板及桩体周围的位移量较大,离桩筏基础越远位移量越小,筏板的沉降呈盆状;桩距径比越大筏板沉降量越大,桩长越大筏板沉降量越小。由于桩体轴力的作用,筏板边缘桩体位置处的剪应力出现集中,且筏板负弯矩有极大值;筏板内弯矩随着上部结构荷载的增大而增大;桩距径比越大筏板内的弯矩越小,桩长越大筏板内的弯矩越大。     

瑞利波作用下桩土相互作用横向动力响应计算研究

将采用Novak薄层法计算地基土动力阻抗的方法引入到瑞利波作用下桩土横向动力响应分析中,得到了单桩横向动力响应的计算公式.在此计算公式的基础上分析了长径比、桩土刚度比、地基土的泊松比对单桩横向响应的影响.结果显示,泊松比的变化对单桩水平动力响应有影响,桩土刚度比对单桩水平动力响应有较大影响,而桩长对桩底自由的单桩动力响应基本无影响.而且单桩水平动力响应随着频率的增大而减小.     

不同连接形式桩筏系统动力响应数值模拟

针对不同连接形式对桩筏系统抗震性能的影响,开展了3种连接形式桩筏系统在循环荷载作用下的数值模拟研究.通过对桩土动接触压力峰值曲线、土层顶部和筏板顶部加速度反应谱等动力响应的对比分析,探寻垫块和褥垫层对桩筏系统抗震性能的影响规律.结果表明：桩顶设置褥垫层可以最有效地调动地基土潜力,桩身弯矩峰值降低4 kN·m,筏板顶加速度峰值降低7%,桩顶加速度峰值降低9%;桩顶埋设垫块桩身弯矩峰值降低6 kN·m,设置垫块可使筏板加速度峰值降低45%,桩顶加速度峰值降低35%,可以有效调动地基土潜力,对土层顶部和筏板顶部加速度放大效应减少最有利. 2种连接形式均可减小上部结构加速度响应,减震效果良好.     

筏－桩－土共同作用分析方法

提出了一种分析筏－桩－土共同作用工作性状的实用计算方法—位移协调法［１］．该方法假定筏极与桩土地基位移协调，对矩形筏板根据其边界条件和变形性状采用一种双重三角级数位移模式．对拉土地基采用单桩计算方法—考虑桩压缩性的位移协调法［１，２］，分析桩土之间的相互影响。根据位移协调条件和力平衡条件建立筏－桩－土共同作用的分析方程．可求解筏板与桩土地基之间的接触应力、桩土地基的应力及沉降、筏板的沉降、弯矩、扭矩及应力和桩筏基础对周围环境的影响等．文中对桩筏基础、片筏基础及性承台的分析与设计具有理论与实用价值．     

形状不规则筏基在SH波下的动力响应研究

采用薄层元素法,建立了土筏板基础动力相互作用分析模型,并研究了形状不规则筏板基础在倾斜SH波作用下的动力响应.对平面形状为"L"形和"C"形的刚性筏板基础的动力响应进行了比较分析,结果表明:在倾斜SH波作用下,在一定的频率范围内,随着其入射角的增大以及其频率的增大,基础的水平响应减小,同时还会产生扭转响应.基础的不规则对其水平响应产生较大的影响,由于缺口位置的不同,"L"形基础与"C"形基础表现出不同的变化趋势.基础的不规则对其扭转响应在低频区域的影响较小,而对"C"形基础在高频区域的影响较大.     

刚性筏板下群桩基础共同作用实用分析方法

为了分析实际工程中大规模桩筏基础荷载分担及沉降特性,基于桩-土-筏相互作用理论提出了在竖向荷载作用下考虑土体弹塑性的刚性筏板下群桩基础共同作用的实用分析方法.桩-土-筏相互作用包括桩-土、桩-桩、筏-土和桩-筏相互作用,土体弹塑性考虑了土体模量的双曲线型变化特性.通过对不同尺寸条件下桩筏基础现场实测案例进行分析,介绍了计算过程中相应土体参数的取值方法,并基于基础沉降及桩-土荷载分担比实测和计算值对比结果,验证了该计算方法用于分析实际工程中大规模桩筏基础的合理性.同时基于某工程桩基优化分析,其计算结果表明:考虑筏板的荷载分担能显著降低桩基用量,桩数降为原设计1/3左右时,基础沉降并不会显著增加.     

桩筏基础前排桩的工作参数分析研究

针对桩筏基础力学性能分析,基于荷载分担比率和曲线的代表性,主要研究参数改变下前排中层桩的力学性能改变.利用有限元软件ANSYS10.0为平台来模拟原位桩筏基础试验,针对横向荷载受力,考虑合理的网格划分、桩-土之间的滑动及脱离、边界条件等因素的影响并进行了模型验证.通过改变模型参数如桩距、桩长和桩径参数较准确的反映了桩筏基础的受力机理,有较好的参考价值.     

楔形桩的动力响应与试验研究

假设桩体为弹性,桩周土体通过平面应变模型描述,利用Laplace变换和阻抗传递法求得桩顶动力响应.对数值结果进行参数分析,讨论了桩土特性对楔形桩动力响应的影响,并且通过模型试验验证了理论的正确性.结果表明:1)存在临界桩径比,使得楔形桩的桩底反射信号难以判读,临界桩径比随桩长增大而增大;2)楔角和桩长对楔形桩的动力响应有较大的影响,对于桩尖直径为0的小直径楔形桩,桩长对其动力响应影响不大;3)土体的剪切波速和纵向分层性对楔形桩的动力响应会产生较大影响;4)模型试验结果与理论解符合,反映规律一致.     

高层框架剪力墙结构与桩-土共同作用的时程响应分析

考虑框架剪力墙结构与筏板-桩-土之间共同作用的影响,用ANSYS对一20层框架剪力墙结构以及筏板-桩-土建立整体空间模型;着重分析了桩-地基土对上部结构动力特性的影响情况,包括结构振型、周期、位移、内力等动力特性及地震反应行为;并与刚性地基基础假定情况下的结构计算结果进行了分析比较,得出一些有用结论,供工程设计时参考。     

筒体-桩筏-地基土共同作用非线性数值分析

考虑上部结构、基础与地基土三者共同作用,以及土的弹塑性性质,采用中厚板理论分析筏板,建立了全三维有限元模型,对筒体结构下桩筏基础受力作了非线性数值分析。通过对弹性模型和弹塑性模型计算结果的比较,明确了非线性分析的意义。研究了地基土应力、应变随荷载的变化情况及桩顶反力分布的发展过程,并指出筏板厚度的增加并不总是使桩顶反力趋于不均匀。同时,讨论了土塑性及基础沉降曲面形状对桩筏基础工作性状的影响。     

复杂工况下人工挖孔桩基础处理与监测分析

结合复杂工况条件下的典型的桩基工程实例,分析了在管涌条件下桩基处理方法。该实例在充分利用已施工的人工挖孔桩的基础上,将原设计人工挖孔桩基础改为桩筏基础;并在桩筏基础与地基共同作用计算的基础上进行了设计。在施工期间对基桩桩身应力、筏板主筋应力、筏板下土压力及基础沉降进行了严密的监测。监测结果表明桩筏基础存在一定的沉降差,筏板基础内力远小于设计值,经基础局部加强后保证了这个项目的顺利实施,使用效果表明基础处理方案达到了设计预期,该实例基础处理方法和监测结果对同类工程项目具有重要的参考价值。     

桩筏基础中筏板的分担荷载作用及影响因素分析

分析了桩筏基础中筏板的分担荷载机理,论述了影响筏板的分担荷载因素,为指导桩筏基础设计研究提供了参考。     

承台宽度对疏桩复合基础影响的数值模拟

疏桩是一种新兴的桩基形式，影响疏桩承载性状的因素很多。工程设计中承台宽度是一项重要的因素。通过ANSYS数值模拟，计算了薄软土层条件下承台宽度在0．5－3．0m范围内变化时，疏桩复合基础承载性能的差别，桩和土承载性能的分担比等，得出合理的承台宽度值。     

基于节约理念的带桩筏基设计方法

采用线性扩展Drucker-Prager模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型.模型中桩和土采用空间8节点实体单元模拟,筏板采用4节点厚板单元模拟,并采用三维有限元-接触面单元相耦合的数值方法来模拟桩-土体系,经分析计算得到了带桩筏基的一些工作特性.在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》,改进了复合桩基的设计方法,提出了"三阶段"设计理念,并将其应用于工程实例,证明了两种方法的可行性.实例分析结果表明,复合桩基和"三阶段"设计方法较常规设计方法经济,是一种实用的带桩筏基设计方法.     

在地震动水平与摇摆分量作用下高层结构随机地震反应

根据地震作用的概率统计特征，研究剪切型高层结构在地震动的水平与摇摆分量联合作用下的随机反应。建立了在地震动水平与摇摆分量联合作用下高层结构的振动方程，推导出在平稳随机地震作用下结构体系的反应功率谱密度函数，得到结构体系反应的各项统计特征量计算表达式。在此基础上，编制相应的计算机程序，对实际结构进行数值计算。研究结果表明：地震的摇摆分量对高层结构的位移影响较大，不可忽视。     

桩筏基础固结沉降实用计算方法

针对饱和深厚黏土中的摩擦型桩筏基础,提出求解基础体系固结沉降的简化分析方法.采用桩-土-筏非线性共同作用模型和交替方向隐式差分算法求解二维平面应变区域内任意时刻不同位置的超孔隙水压力,计算桩端以下土层的平均固结度和基础体系的固结沉降.与有限元精确解的对比分析表明,提出的计算模型与简化假定基本合理.将该方法用于分析2个饱和黏土地基中的桩筏基础固结沉降,得到了与实测值比较接近的预测结果.     

高层建筑长短桩复合地基性状有限元分析

通过由长短桩复合地基处理高层建筑软弱地基的工程实例,利用有限元法分析了不同的上部结构刚度、长桩长度、长桩置换率、短桩置换率对长短桩复合地基的平均沉降、差异沉降、桩土应力比、桩土荷载分担比所产生的影响及规律。结果表明:上部结构刚度的变化对复合地基性状的影响是有限的;长桩长度在控制平均沉降,改变地基承载力和改善桩顶应力集中方面影响显著;长桩置换率存在一定的合理取值范围;短桩置换率的变化对桩土应力变形影响不大。分析结果能为长短桩复合地基进一步优化设计提供参考。     

框架—桩筏—土体共同作用的空间分析

将上部结构、基础与地基三者视为统一整体，上部结构考虑空间框架形式，筏板计算采用亨奇中厚板８节点等参数单元，桩土体系采用剪切位移法，考虑群桩效应的共同作用进行空间分析并编制了相应的程序．本文所采用的方法是一种空间分析方法，可推广到框一剪结构的空间分析．在求解时利用波前法使得效率极大提高．所编制程序具有一定通用性，适用于工程实践．