變剛度群樁設(shè)計(jì)原理與工程應(yīng)用

前言

第一章 導(dǎo)論

1.1 樁基技術(shù)現(xiàn)狀

1.2 樁基礎(chǔ)沉降研究的進(jìn)展和問(wèn)題

1.3 高層建筑樁箱（筏）基礎(chǔ)沉降研究的進(jìn)展

1.4 高層建筑樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算中存在的主要問(wèn)題

1.5 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（jgj 94-2008）新增內(nèi)容

1.6 樁基概念設(shè)計(jì)

1.7 樁基礎(chǔ)的受力特征與成樁工藝

第二章 樁的受力性狀與單樁承載力計(jì)算

2.1 灌注樁的荷載傳遞性狀

2.2 樁基豎向承載力計(jì)算

2.3 特殊條件下的樁基豎向承載力驗(yàn)算

2.4 群樁計(jì)算

2.5 群樁基礎(chǔ)直接計(jì)算法

2.6 復(fù)合地基承載力的確定

2.7 樁基水平承載力與位移計(jì)算

第三章 群樁-承臺(tái)和樁-土共同作用分析

3.1 樁基承臺(tái)效應(yīng)的試驗(yàn)實(shí)測(cè)

3.2 現(xiàn)場(chǎng)大比尺圓形樁基承臺(tái)實(shí)測(cè)

3.3 樁基承臺(tái)土反力實(shí)測(cè)

3.4 高層建筑的樁筏（箱）荷載分擔(dān)的實(shí)測(cè)與計(jì)算

3.5 《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（jgj 94-2008）對(duì)承臺(tái)效應(yīng)的分析

3.6 地基處理中的復(fù)合樁基設(shè)計(jì)與實(shí)例測(cè)試分析

3.7 減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)的計(jì)算

第四章 變剛度群樁調(diào)平設(shè)計(jì)

4.1 基本思路

4.2 變剛度布樁的概念設(shè)計(jì)

4.3 關(guān)于樁筏、樁箱基礎(chǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念與方法的思考

4.4 碟形沉降和馬鞍形反力分布的負(fù)面效應(yīng)

4.5 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.6 變剛度布樁設(shè)計(jì)的原則

第五章 群樁沉降計(jì)算與實(shí)測(cè)分析

5.1 基礎(chǔ)沉降計(jì)算的數(shù)值方法

5.2 高層建筑深基礎(chǔ)沉降研究進(jìn)展和問(wèn)題

5.3 超高層建筑深基礎(chǔ)沉降計(jì)算中實(shí)用模型和計(jì)算參數(shù)

5.4 土的泊松比和變形模量的確定

5.5 按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（jgj 94-2008）建筑樁基的沉降計(jì)算

5.6 高層建筑基礎(chǔ)沉降計(jì)算與實(shí)測(cè)分析

第六章 空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)方法

6.1 群樁分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的一般規(guī)律和應(yīng)用依據(jù)

6.2 變剛度群樁設(shè)計(jì)進(jìn)展

6.3 空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)新方法及概念設(shè)計(jì)

6.4 空間變剛度群樁沉降計(jì)算

6.5 小結(jié)

第七章 變剛度群樁工程應(yīng)用實(shí)例

實(shí)例1：德國(guó)法蘭克福展覽大樓

實(shí)例2：北京京廣中心大廈

實(shí)例3：海康供銷(xiāo)社綜合樓

實(shí)例4：某營(yíng)業(yè)部樓變剛度群樁設(shè)計(jì)

實(shí)例5：南京工業(yè)大學(xué)圖書(shū)館

實(shí)例6：某辦公樓工程實(shí)踐與實(shí)測(cè)

實(shí)例7：儲(chǔ)油罐基礎(chǔ)采用變剛度群樁設(shè)計(jì)

第八章 變剛度群樁設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

實(shí)例1：上海郊縣某12層賓館主裙連體建筑變剛度群樁技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

實(shí)例2：上海外高橋某12層辦公樓技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

實(shí)例3：某高層綜合樓技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

實(shí)例4：上海楊浦區(qū)某大廈主裙房連體結(jié)構(gòu)

實(shí)例5：大型儲(chǔ)罐基礎(chǔ)樁基設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

主要參考文獻(xiàn) 2100433B

《變剛度群樁設(shè)計(jì)原理與工程應(yīng)用》根據(jù)我國(guó)新頒布的《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（1994—2008），系統(tǒng)、全面地介紹變剛度群樁設(shè)計(jì)原理與工程應(yīng)用?！蹲儎偠热簶对O(shè)計(jì)原理與工程應(yīng)用》共八章，分別為導(dǎo)論、樁的受力性狀與單樁承載力計(jì)算、群樁—承臺(tái)和樁—土共同作用分析、變剛度群樁調(diào)子設(shè)計(jì)、群樁沉降計(jì)算與實(shí)測(cè)分析、空間變剛度群樁等沉降設(shè)計(jì)方法、變剛度群樁工程應(yīng)用實(shí)例和變剛度群樁設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

豎向荷載作用下的群樁基礎(chǔ)，由于承臺(tái)、樁、土相互作用，其基樁的承載力和沉降性狀往往與相同地質(zhì)條件下設(shè)置方法相同的單樁有顯著差別，這種現(xiàn)象稱(chēng)為群樁效應(yīng)。群樁基礎(chǔ)的承載力并不常等于各單樁承載力之和。群樁效應(yīng)具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：群樁的側(cè)阻力、群樁的端阻力、承臺(tái)土反力、樁頂荷載分布、群樁的破壞模式、群樁的沉降及其隨荷載的變化。例如地震荷載作用下，樁基承受較大的水平荷載， 由于群樁效應(yīng)的影響， 群樁中各樁基的承載力相比單樁要小的多， 并且由于邊緣效應(yīng)和影子效應(yīng)的影響范圍不同， 前排樁(加載方向前的第一排樁基)水平承載力相比其他各排樁是最大的，而其余各排樁水平承載力相比單樁來(lái)說(shuō)下降更多。因此， 想要正確模擬群樁基礎(chǔ)的樁土相互作用，就不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為土體對(duì)群樁基礎(chǔ)中各單樁的作用與獨(dú)立的單樁相同。對(duì)于地震荷載作用下的群樁效應(yīng)，很多學(xué)者基于 p- y 曲線(xiàn)進(jìn)行了深入研究，主要涉及到三個(gè)方面：①群樁效應(yīng)的計(jì)算。對(duì)于群樁效應(yīng)的計(jì)算， 大部分的處理方法是將群樁基礎(chǔ)中單樁的 p- y 曲線(xiàn)與獨(dú)立的單樁 p- y 曲線(xiàn)建立某種關(guān)系， 最直接的方法是將單樁的 p- y 曲線(xiàn)乘上某個(gè)修正系數(shù)因子， 得到群樁的 p- y 曲線(xiàn)，考慮此修正系數(shù)因子的方法主要有 y 修正系數(shù)、 P 修正系數(shù)和模數(shù)修正法， 其中又以 P 修正系數(shù)應(yīng)用的最為廣泛；②群樁效應(yīng)對(duì)樁基地震反應(yīng)的影響。Makris 等通過(guò)解析方法分別分析了 1 × 2 群樁基礎(chǔ)在樁頂諧波激勵(lì)(主要為慣性相互作用)和豎直傳播的 S 波激勵(lì)(主要為幾何相互作用)下群樁效應(yīng)對(duì)地震反應(yīng)的影響， 結(jié)果表明， 慣性相互作用下， 群樁效應(yīng)的影響更大。群樁效應(yīng)的影響因素。群樁效應(yīng)受多種因素影響， 包括樁距與樁數(shù)、 樁徑、 土質(zhì)、 樁頂是否嵌固、 荷載作用方式等。對(duì)群樁效應(yīng)和承臺(tái)抗力進(jìn)行了研究， 指出樁基間距是影響群樁效應(yīng)和樁基地震反應(yīng)的最主要因素， 土體類(lèi)型和密度對(duì)群樁效應(yīng)及群樁地震反應(yīng)基本無(wú)影響 。

本文以模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)復(fù)合地基及變剛度復(fù)合地基在豎向荷載作用下的力學(xué)性狀進(jìn)行分析研究，主要完成工作如下： 1.完成模型試驗(yàn)14組，對(duì)改變樁長(zhǎng)和褥墊層厚度的單樁、群樁復(fù)合地基及變剛度復(fù)合地基在豎向荷載作用下的內(nèi)力及變形進(jìn)行了量測(cè)和記錄，試驗(yàn)揭示了樁土相互作用、荷載傳遞過(guò)程、應(yīng)力分布特點(diǎn)、沉降變形等規(guī)律。 2.利用ANSYS，系統(tǒng)地分析了不同樁長(zhǎng)、樁徑、樁體模量、加固區(qū)和下臥層土體模量、褥墊層厚度和模量等因素對(duì)復(fù)合地基力學(xué)性狀的影響，對(duì)采用不同樁長(zhǎng)的變剛度復(fù)合地基進(jìn)行分析研究，為建立經(jīng)驗(yàn)公式提供了必要數(shù)據(jù)。 3.針對(duì)群樁復(fù)合地基的差異沉降問(wèn)題，進(jìn)行了變剛度復(fù)合地基的必要性和方案研究。 4.提出了采用“樁體沉降法”來(lái)計(jì)算復(fù)合地基沉降的公式，該計(jì)算方法通過(guò)與模型試驗(yàn)結(jié)果和工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，達(dá)到較高的精度，能直接應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)。在該沉降計(jì)算方法的基礎(chǔ)上提出變剛度復(fù)合地基的沉降計(jì)算公式。 5.應(yīng)用加權(quán)均值GM（1，1）模型對(duì)復(fù)合地基進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)，并與傳統(tǒng)GM（1，1）模型相比較，具有更高的預(yù)測(cè)精度。