桩筏基础工作性状研究及变刚度调平设计
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摘要
现阶段，桩筏基础具有良好的承载、减沉、调平(减少沉降差)功能，是高层建筑物或软土地基上建筑物常用的基础形式。桩筏基础的承载力、沉降分析、尤其是建立在桩—土—筏共同作用基础上的以减少差异沉降为目的的调平分析是目前桩筏基础设计中的难点与热点，清楚的了解桩筏基础的工作性状对满足设计目标至关重要。
本文采用专业有限元程序，通过建立二维模型，主要分析和研究了桩筏基础的沉降、内力、桩顶反力等变化规律，讨论了筏板和桩各种参数(筏板形状、厚度、桩长、布桩方式等)对整个基础的沉降和筏板内力的影响。并详细讨论了带裙房桩筏基础在设缝和不设缝情况下的裙房面积大小、主裙楼筏厚不同等情况下内力分布、沉降分布情况。
运用本文的方法对宁波嘉和中心进行桩筏基础优化设计，并详细讨论了主楼、裙楼不同桩长情况下，基础的变形情况和内力分布情况，并对几种布桩方案的经济情况和工期情况进行了详细的比较，达到了安全、经济的目的。
Piled raft foundations are ordinarily adopted for the tall building and heavy structure because it possesses large capacity and well performance of reducing settlements and balancing differential settlements.How to reduce differential settlements are the most abstruse and focal problems in design.To achieve to the design objects,its crucial to know the piled raft foundations how to wok.
In this paper;I set up 2-dimensions finite element model of piled raft foundations by professional software.The results of caculating many engneering projects show the change of settlement,intemal force and counterforce on pile when parameters are variational.This paper discusses the effects of internal force and the settlement of plate on ground and counterforce on pile of main towers and podiums with settlement joints between them.
The method is used in the optimum design of Jiahe Hotel in Ningbo.Four cases are' discussed and compared ,the best one is chosen because it is economical and safe.
本文采用专业有限元程序，通过建立二维模型，主要分析和研究了桩筏基础的沉降、内力、桩顶反力等变化规律，讨论了筏板和桩各种参数(筏板形状、厚度、桩长、布桩方式等)对整个基础的沉降和筏板内力的影响。并详细讨论了带裙房桩筏基础在设缝和不设缝情况下的裙房面积大小、主裙楼筏厚不同等情况下内力分布、沉降分布情况。
运用本文的方法对宁波嘉和中心进行桩筏基础优化设计，并详细讨论了主楼、裙楼不同桩长情况下，基础的变形情况和内力分布情况，并对几种布桩方案的经济情况和工期情况进行了详细的比较，达到了安全、经济的目的。
Piled raft foundations are ordinarily adopted for the tall building and heavy structure because it possesses large capacity and well performance of reducing settlements and balancing differential settlements.How to reduce differential settlements are the most abstruse and focal problems in design.To achieve to the design objects,its crucial to know the piled raft foundations how to wok.
In this paper;I set up 2-dimensions finite element model of piled raft foundations by professional software.The results of caculating many engneering projects show the change of settlement,intemal force and counterforce on pile when parameters are variational.This paper discusses the effects of internal force and the settlement of plate on ground and counterforce on pile of main towers and podiums with settlement joints between them.
The method is used in the optimum design of Jiahe Hotel in Ningbo.Four cases are' discussed and compared ,the best one is chosen because it is economical and safe.
引文
[1] 宰金珉等：高层建筑基础分析与设计冲国建筑工业出版社，1993年
[2] 刘金砺等：桩土变形计算模型和变刚度调平设计．岩土工程学报，2000年，22(2)
[3] 赵锡宏等：上海高层建筑桩筏与桩箱基础设计理论．上海，同济大学出版社，1989年。
[4] 《桩基工程手册》编写委员会：桩基工程手册．北京，中国建筑工业出版社，1995年
[5] 张季容等：简明建筑基础计算与设计手册．北京，中国建筑工业出版社，1997年。
[6] 冯国栋等：铅直荷载下桩一台共同作用的计算模式探讨．中国土木工程学会第四届土力学及基础工程学术会议论文选集．北京，中国建筑工业出版社，1986年
[7] 王明恕等：高层建筑桩筏联合基础荷载分配测试研究．基础工程，2000年，3(10)：34—37
[8] 杨克己等：桩基工程．北京，人民交通出版社，1992年，12月
[9] 姚仰平等：黄土地区高层建筑框剪结构一桩一筏地基的共同作用．岩土工程学报，2001(3)，324—329。
[10] 刘金砺等：带裙房高层建筑地基、基础与上部结构共同工作计算方法．北京，中国建筑科学研究院；南京，南京建筑工程学院研究报告，1996年12月
[11] 李华等：群桩基础整体工作性能及计算方法．北京，中国建筑科学研究院地基基础研究所，1996年9月
[12] 朱百里等：计算土力学．上海，上海科学技术出版社，1990年5月
[13] Polous，J．E．基础工程分析与设计．北京，中国建筑工业出版社，1987年
[14] 刘金砺等：Gedds解计算摩擦桩沉降的改进．地基基础论文集(1980—1993)．北京，中国建筑科学研究院地基基础研究所
[15] 尚守平等：桩箱(筏)形基础与地基土共同作用分析．土木工程学报，2000，34(4)
[16] 艾智勇：弹性层状理论及其在桩筏基础中的应用研究．同济大学工学博士论文
[17] 杨敏等：桩筏基础相互作用下土中应力场的变化规律．岩土工程学报，1999，2(1)
[18] Desai, C.S. et al(1984).Thin-layer element for interfaces and joints.International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 8.19-43
[19] 刘前曦：软土地基与桩筏基础共同作用研究．同济大学工学博士学位论文，1995年5月
[20] 杨嵘昌等：广义剪切位移法分析桩一土一承台非线性共同作用原理．岩土工程学报，1994，16(6)
[21] 王伯惠等：中国钻孔灌注桩新发展．北京，人民交通出版社，1999年8月
[22] 袁聚云等：考虑土体各向异性的上部结构与地基基础共同作用分析．中国土木工程学会第八届土力学及岩土工程学术会议论文集．北京，万国学术出版社，1999年10月
[23] Fleming, W.G..K, Weltman, A.J., Randolph, M.F. and Elson, W.K.(1992) Piling Engneering, Balkema, Rotterdam, NewYork; Wiley
[24] Hamma, A.H. and Sherif, M.M.et al.(1999).Effect of pile group size on its behavior in sand underlain by compressible soil. Eleventh Asian Regional Conference on Soil Mechanics Geotechnical Engineering, Balkema,Rotterdam, 159-161.
[25] Chow, Y.K.et al.(1991).Pile-cap-pile-group interaction in Nonhomogeneous soil.J. Geotech.Eng.ASCE Vol. 117,No. 11,1655-1688.
[26] 倪新华：筏基一桩群一土体共同作用的数值分析，同济大学工学博士论文，1990年1月
[27] Poulous, H.G.(1994). Alternative design strategies for piled raft foundation.Piletalk, 94, Singapore:239-244.
[28] 刘毓氚：桩筏基础数值分析与优化设计研究．武汉水利电力大学工学博士学位论文。1999年5月
[29] Prakoso,W.A.and Kulhawy F.H.(2001).Contribution to piled raft foundation design. Journal of Geotechnical and Geoenviroumental Engneering Asce.
Vol．127，No．1，17-24．
[30] 楼晓明等：群桩基础地基竖向附加应力性状研究．岩土工程学报，1996，18(4)
[31] 宰金珉：群桩与土和承台非线性共同作用分析的半解析半数值方法．建筑结构学报，1996，17(2)
[32] 金亚兵，弹性理论在群桩优化设计中的应用研究[J]．工程勘察，1993，No．2：11—16。
[33] 张东歧等：一种土与结构接触面模型的建立与应用．岩土工程学报，1998，20(6)
[34] 殷宗泽等：土与结构材料接触面的变形及数字模拟．岩土工程学报，1994，16(3)
[35] 卓家寿等：不连续介质力学问题的界面元法．科学出版社，2000年9月
[36] Oneill,M.W.(2001).side Resistance in Piles and Drilled Shafts.Journal of Geoteclmical and Geoenvironemental Engineering,AS CE.Vol. 127,No. 1,3-16.
[37] 钱家欢：土工原理与计算．北京，中国水利水电出版社，1996年5月
[38] 王文等：桩一土筏片的数值与半数值三维非线性分析模型．土木工程学报，1998年，31(3)
[39] 吴京生等：沿海软土地区高层建筑桩基沉降计算的探讨．河北勘察，1997年12月
[40] Padfield C.J. and Sharrock, M.J.(1983). Settlementof structure on clay soila. Construction Industry Research and Information Association, Special Publication 27.
[41] Randolph,M.F.(1997).Design methods for pile groups and piled rafts.Proc.13th ICSMFE: 61-82.
[42] Horikoshi,K. and Randolph,M.F.(1996).Centrifuge modeling of piled raft foundation on clay.Geotectmique 46,No.4,741-752.
[43] HainS.J.andLee,L.K(1978).TheAnalysisofflexibleraft-pilesystems.Geoteclmique Vol.28,No. 1,65-83.
[44] Chow, Y.K. et al. (1991).Pile-cap-pile-group interaction in Nonhomogeneous soil J. Geotech.Eng.Asce Vol. 117,No. 11,1655-1668.
[45] Clancy, P. Randolph,M.F.(1996).Smile design tools for piled raft foundations.
Geotechneque Vol.46,No.2,313-328.
[46] Horikoshi,K.and Randolph,M.F.(1998)A contribution to optimum design of piled rafts. Geoteclmique Vol.48,No.3,301-317.
[47] Ta,L.D.and Small,J.C.(1996).Analysis of piled raft systems in layered soil.Int.J. Numer.Anal.Meth.Geomech.20,No. 1,57-72.
[48] viggiani C.(1997).Some comments on the analysis of piled rafts. Proceedings of the Fourteenth Interactional Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vol. 4, 2263—2264。
[49] 黄熙龄：高层建筑厚筏反力及变形特征试验研究．岩土工程学报，2002年，24(2)
[50] 李海锋等：高层建筑桩筏基础优化设计研究．岩土力学，1998年，22(2)
[2] 刘金砺等：桩土变形计算模型和变刚度调平设计．岩土工程学报，2000年，22(2)
[3] 赵锡宏等：上海高层建筑桩筏与桩箱基础设计理论．上海，同济大学出版社，1989年。
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[39] 吴京生等：沿海软土地区高层建筑桩基沉降计算的探讨．河北勘察，1997年12月
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[49] 黄熙龄：高层建筑厚筏反力及变形特征试验研究．岩土工程学报，2002年，24(2)
[50] 李海锋等：高层建筑桩筏基础优化设计研究．岩土力学，1998年，22(2)