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文檔簡(jiǎn)介
樁筏基礎(chǔ)簡(jiǎn)化分析方法第1頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月目錄一、研究背景二、現(xiàn)有分析方法和軟件三、群樁地基中的應(yīng)力四、樁地基中的變形和沉降計(jì)算五、地基壓縮性指標(biāo)的確定六、群樁基礎(chǔ)的分析模型七、樁筏基礎(chǔ)相對(duì)剛度八、軟件開(kāi)發(fā)九、典型工程應(yīng)用十、結(jié)論第2頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一、研究背景軟弱地基上樁筏基礎(chǔ)需解決的問(wèn)題:樁筏基礎(chǔ)承受巨大豎向和水平向荷載高層建筑大底盤(pán)樁筏基礎(chǔ)樁-厚筏基礎(chǔ)變厚度樁筏基礎(chǔ)群樁沉降計(jì)算地基土壓縮性指標(biāo)的確定To目錄第3頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁筏基礎(chǔ)承受巨大豎向和水平向荷載高層建筑:?jiǎn)沃奢d大,風(fēng)荷載、地震荷載工業(yè)建筑:上海外高橋電廠二期工程鍋爐,單柱荷載1萬(wàn)噸,水平荷載2千噸上海金山石化10萬(wàn)立方米油罐,直徑82m,荷載268kPa。Return第4頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月高層建筑大底盤(pán)樁筏基礎(chǔ)主樓和裙樓建造在大底盤(pán)樁筏基礎(chǔ)上,主樓和裙樓基礎(chǔ)不設(shè)沉降縫,采用后澆帶方式。需要控制主裙樓沉降差,了解主裙樓交界處局部應(yīng)力、主裙樓的相互影響、筒體集中荷載下筏板的內(nèi)力。Return第5頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁-厚筏基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物荷載增加,變形要求嚴(yán)格,筏板厚度加大,超出了薄板理論適用條件:上海金茂大廈板厚4m
上海寶鋼1#鍋爐板厚9m
上海外高橋電廠二期工程鍋爐板厚4.75mReturn第6頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度樁筏基礎(chǔ)工業(yè)建筑中煙囪基礎(chǔ)、鍋爐基礎(chǔ)、大型油罐基礎(chǔ)等高層建筑中梁板式基礎(chǔ)、主裙樓基礎(chǔ)變厚度等需要了解厚度變化位置的局部應(yīng)力及其對(duì)整個(gè)樁筏基礎(chǔ)的影響Return第7頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁沉降計(jì)算三類(lèi)沉降計(jì)算方法:半經(jīng)驗(yàn)的等代實(shí)體墩基法,樁筏基礎(chǔ)的整體分析方法,經(jīng)驗(yàn)的方法第一類(lèi)方法計(jì)算簡(jiǎn)單,應(yīng)用較多:樁基規(guī)范和上海地基基礎(chǔ)規(guī)范等第二類(lèi)方法計(jì)算復(fù)雜,應(yīng)用較少:彈性理論法、邊界元法、有限元法等第三類(lèi)方法是基于地區(qū)的經(jīng)驗(yàn),在大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上提出的經(jīng)驗(yàn)公式,受地區(qū)局限第8頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月國(guó)家樁基規(guī)范法存在問(wèn)題應(yīng)力計(jì)算偏大壓縮層厚度偏大壓縮模量取值偏大To研究背景第9頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月地基土壓縮性指標(biāo)的確定沉降計(jì)算及群樁分析關(guān)鍵一般要求按照壓縮曲線確定,取值困難土層自重應(yīng)力超過(guò)壓縮試驗(yàn)范圍無(wú)粘性土難以獲得可靠的壓縮曲線To目錄第10頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、現(xiàn)有的分析方法和軟件彈性法基于各向同性彈性半空間的Mindlin解建研院的JCCAD,北京理正的樁基CAD沉降控制樁基設(shè)計(jì)理論適用于中低層建筑同濟(jì)大學(xué)的啟明星有限元有限層法等方法沒(méi)有商業(yè)化軟件
第11頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月建研院樁基CAD軟件理論基礎(chǔ)中厚板模型,梁板式筏板采用不同單元樁剛度確定:?jiǎn)螛鹅o載荷試驗(yàn)P~S曲線彈性理論相互影響系數(shù)法使用情況:計(jì)算結(jié)果和實(shí)際情況相差較大,設(shè)計(jì)院應(yīng)用較少第12頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月理正樁基CAD軟件薄板理論和梁理論相結(jié)合,板和梁采用不同單元樁的剛度確定:彈性理論法使用情況:角樁反力偏大,應(yīng)用較少第13頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月國(guó)外軟件國(guó)外軟件主要為通用的巖土工程和結(jié)構(gòu)工程軟件,比如SAP84、PLAXIS、FINAL等由于規(guī)范的不同,國(guó)外軟件很難在國(guó)內(nèi)打開(kāi)市場(chǎng)To目錄第14頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月三、群樁地基中的應(yīng)力采用常規(guī)有限元法和復(fù)合單元法分析群樁地基應(yīng)力采用彈性理論法分析群樁地基應(yīng)力獲得樁端荷載傳遞系數(shù)表達(dá)式建立樁端應(yīng)力計(jì)算模型第15頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁應(yīng)力計(jì)算模型
第16頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁端荷載傳遞系數(shù)
第17頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁樁端附加應(yīng)力隨樁長(zhǎng)地變化
第18頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月承臺(tái)面積相同、樁數(shù)不同樁端附加應(yīng)力
第19頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月持力層和樁側(cè)土體模量比變化
對(duì)樁端平面附加應(yīng)力的影響第20頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁土相對(duì)剛度對(duì)樁端平面以下附加應(yīng)力
第21頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月不同承臺(tái)長(zhǎng)寬比下的樁端平面附加應(yīng)力系數(shù)
第22頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁應(yīng)力分析結(jié)論復(fù)合單元法中引入分區(qū)積分技術(shù),單元?jiǎng)澐朱`活,節(jié)點(diǎn)數(shù)和單元數(shù)較少,計(jì)算時(shí)間較短群樁將大部分應(yīng)力傳到了樁端平面,水平方向擴(kuò)散的應(yīng)力很小所提出的應(yīng)力計(jì)算模型具有計(jì)算簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、概念清晰的優(yōu)點(diǎn),避免了其它方法十分繁瑣的缺點(diǎn)To目錄第23頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、群樁地基的變形和沉降計(jì)算單樁變形規(guī)律群樁的變形規(guī)律群樁沉降計(jì)算方法第24頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月單樁沉降規(guī)律第25頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月單樁沉降組成比例第26頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁沉降規(guī)律第27頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁沉降組成群樁中單樁沉降Sj由樁身壓縮Spj和樁端沉降Sbj組成,即Sj=Sbj+Spj樁身壓縮通過(guò)靜載荷試驗(yàn)或者單樁理論分析確定樁端沉降通過(guò)分層總和法計(jì)算第28頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁樁端沉降計(jì)算方法第29頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月各種方法計(jì)算的群樁沉降比較工程號(hào)項(xiàng)目實(shí)測(cè)上海規(guī)范國(guó)家規(guī)范簡(jiǎn)易理論本文工程一最終沉降6.7cm16.9cm8.7cm7.7cm7.1cm壓縮層厚度69.06m69.06m36.4m21m壓縮層相對(duì)厚度1.9BR1.8Be1.9BR1.8Be1.0BR0.97Be0.6BR0.56Be工程二最終沉降3.722.4cm5.8cm4.6cm4.8cm壓縮層厚度46.8m46.8m21.5m10.8m壓縮層相對(duì)厚度2.2BR1.94Be2.2BR1.94Be1.0BR0.89Be0.5BR0.43Be工程三最終沉降10.621.6cm14.2cm10.6cm壓縮層厚度37.7m37.7m12.78m壓縮層相對(duì)厚度2.7BR1.5Be2.7BR1.5Be0.9BR0.5Be第30頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月國(guó)家樁基規(guī)范沉降計(jì)算存在的問(wèn)題樁端應(yīng)力偏大壓縮層厚度偏大壓縮模量偏大第31頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁中單樁P~S曲線第32頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁地基的變形和沉降計(jì)算方法分析結(jié)論設(shè)計(jì)荷載下,單樁樁頂沉降主要由樁身壓縮組成,樁端沉降很小群樁樁頂沉降主要由樁端沉降組成,樁身壓縮較小本文群樁沉降計(jì)算方法分析合理,與實(shí)測(cè)值吻合在相同荷載下,群樁沉降遠(yuǎn)大于單樁沉降,群樁中單樁P~S曲線反映了群樁中單樁剛度To目錄第33頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月五、群樁分析時(shí)壓縮性指標(biāo)的確定粘性土可以主要根據(jù)高壓固結(jié)試驗(yàn)的e~p曲線和原位試驗(yàn)(靜力觸探和標(biāo)貫試驗(yàn))確定無(wú)粘性土主要根據(jù)原位試驗(yàn)(靜力觸探和標(biāo)貫試驗(yàn))確定第34頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月粘性土Es1-2和Es之間的關(guān)系第35頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)壓縮試驗(yàn)和原位試驗(yàn)估算的不同土質(zhì)的壓縮模量第36頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)貫擊數(shù)和比貫入阻力隨深度變化To目錄第37頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月六、群樁基礎(chǔ)分析模型第38頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁中單樁非線性剛度Pj——j樁樁頂荷載Sj——j樁樁頂沉降
——筏板下樁的平均荷載第39頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月薄板殼理論薄板單元厚板假定厚板假定薄板假定薄板假定三維實(shí)體等參元三維彈性理論單元構(gòu)造中厚板殼理論中厚板殼單元單元構(gòu)造單元構(gòu)造筏板單元構(gòu)造途徑第40頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月板單元的構(gòu)造16節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元中引入Reissner厚板的假定,獲得了適用于任意截面、厚薄板通用的三維實(shí)體退化板單元第41頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月單元的分區(qū)積分該單元具有以下特點(diǎn):同一個(gè)單元可以包括樁、土、孔穴等多種材料,使單元數(shù)量大大減少,降低計(jì)算工作量第42頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月單元適用范圍厚薄板通用變厚度筏板考慮地基和樁的水平剛度作用同一個(gè)單元內(nèi)可以考慮幾種不同材料適用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析第43頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月群樁分析方法的特點(diǎn)變厚度筏板厚板和薄板高層建筑主樓和裙樓整體分析考慮相鄰基礎(chǔ)的相互作用計(jì)及地基和樁的水平剛度考慮地基的非均質(zhì)性、不等厚、缺失等計(jì)算參數(shù)為常用的土工參數(shù),容易確定適用于常規(guī)設(shè)計(jì)的樁基第44頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例一
——筏板平面及平面圖第45頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例一
——筏板有限元模型第46頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例一
——沉降等值線第47頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例一
——Mx彎矩第48頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例二
——梁板式筏板柱距8m,梁高1.8m,梁寬0.6m,板厚0.7m、1.0m、1.8m第49頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例二
——梁板式筏板變形第50頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月變厚度筏板分析實(shí)例二
——梁板式筏板彎矩第51頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月厚筏分析單柱最大豎向荷載1.28萬(wàn)噸單柱最大水平荷載1800噸筏板厚度4.75m第52頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月工程樁概況工程樁采用f750×14mmSP鋼管樁,樁長(zhǎng)70m工程樁持力層為⑧-2層中下部的粉質(zhì)粘土粉砂層單樁極限承載力為9000KN第53頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月基礎(chǔ)板沉降及不均勻沉降控制標(biāo)準(zhǔn)整體傾斜小于1/500柱出平面沉降小于1.5cm設(shè)計(jì)要求第54頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月筏板撓度圖第55頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁頂反力隨板厚的變化第56頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月非地震荷載作用下板中正彎距Mx包絡(luò)圖非地震荷載作用下板中正彎距Mx包絡(luò)圖第57頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月地震荷載作用下板中最小剪力Qx包絡(luò)圖To目錄第58頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月七、樁筏基礎(chǔ)的相對(duì)剛度第59頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)剛度對(duì)不均勻沉降的影響第60頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)剛度對(duì)最大沉降的影響第61頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)剛度對(duì)筏板最大彎矩的影響第62頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月樁頂反力隨相對(duì)剛度的變化相對(duì)剛度介于1~2時(shí)樁頂反力分布比較均勻第63頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月按照樁頂反力確定的筏板厚度To目錄第64頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月九、軟件開(kāi)發(fā)第65頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月軟件主要特點(diǎn)分析方法先進(jìn),可以考慮各種地基以及筏板;和PKPM、TBSA等結(jié)構(gòu)分析軟件完全接口,直接從上述軟件分析結(jié)果中讀取數(shù)據(jù)或者人工直接輸入;和CAD繪圖軟件完全接口,從CAD文件中讀取基礎(chǔ)圖、樁位圖等或者人工直接輸入;數(shù)據(jù)采用鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、文件三種方式輸入,實(shí)時(shí)修改和顯示,輸入簡(jiǎn)單,界面友好;有限元網(wǎng)格自動(dòng)劃分,具有整體加密和局部加密功能;輸出內(nèi)力、應(yīng)力、沉降、樁頂反力等的云圖、等值線圖、剖面圖、局部區(qū)域平均值等,輸出直觀;該軟件已經(jīng)成功應(yīng)用于近十余個(gè)國(guó)家和省市重點(diǎn)工程分析設(shè)計(jì)。第66頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月軟件第67頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月九、典型工程應(yīng)用上海外高橋二期工程鍋爐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
——國(guó)內(nèi)最大的鍋爐基礎(chǔ)上海金山石化10萬(wàn)立方米有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
——國(guó)內(nèi)外軟土地基最大的有關(guān)基礎(chǔ)杭州市雙牛大廈主裙樓整體設(shè)計(jì)To目錄第68頁(yè),課件共71頁(yè),創(chuàng)
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