基于某高层桩筏基础的沉降分析

作     者：崔周勋 

作者单位：北京建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张怀静;叶正强

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0815[工学-水利工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主      题：桩筏基础 沉降变形 回弹再压缩 数值模拟 

摘      要：随着目前城市化的进程加快,主楼采用高层、裙楼采用低层且附带大型地下车库的建筑物也越来越多。该类建筑的基础类型通常为主楼采用桩筏基础、裙房或车库采用筏形基础。这种类型基础的承载力高、控制变形的能力较好,因而得到了广泛应用,但也存在着众多的问题,如:结构差异沉降较大、基础内力过大等等。而针对这一基础类型的设计工作目前也大多依靠经验计算,无法准确反应地基的变形特征。本文以北京某高层附属裙房及大型地下车库的工程为背景,在现有沉降计算方法以及相关研究的基础上,结合现场沉降监测数据,着重分析土的回弹再压缩变形、上部结构刚度两种因素对该建筑桩筏基础沉降的影响,为相关理论研究与工程设计提供参考。主要研究内容如下:(1)结合现场沉降监测数据,对累计沉降量与单次沉降量进行分析,并由计算结果可知具有深大基础类型的主裙楼式结构的地基沉降过程分为两个阶段:土体回弹再压缩阶段与正常固结阶段;(2)使用PKPM中的5种不同模型对某实际工程的地基基础进行沉降计算,分析了土的回弹再压缩变形、上部结构刚度对沉降计算结果的影响。计算结果表明后浇带荷载系数与土的回弹再压缩是影响裙房沉降计算结果的主要因素;采用文克勒模型时主楼桩筏基础的沉降计算值大于实测值,且计算值约为实测值的2倍,采用Mindlin法计算主楼桩筏基础时的沉降结果与实测值较为吻合;(3)在进行较大较深的桩筏基础沉降计算时,PKPM所得计算结果与实测值相差较大的主要原因是:计算模型及理论依据是基于弹性理论而根据经验修正的,计算中忽略了桩土之间的共同作用、不能考虑桩端土的成层性、不能考虑筏板分担荷载的作用,且考虑上部结构刚度的计算理论与方法也不完善;(4)通过使用FLAC3D模拟该工程中桩筏基础的沉降变形,并分析两种因素对该建筑沉降变形的影响。结果发现,土体的回弹对裙房筏板基础沉降的影响明显,而对主楼桩筏基础沉降的影响可以忽略;而上部结构刚度对最终沉降量几乎没有影响,主要是控制桩筏基础的相对变形;(5)结合PKPM、FLAC3D的计算结果并与实测值对比发现,软件计算结果中桩筏基础中部出现最大沉降,并由筏板中部向外部逐渐递减这一特性,主裙楼沉降差异仍与实测值有明显差异;其主要原因是计算时结构荷载被一次性加载至地基土,而实际施工过程中是荷载是逐步施加的;(6)在计算大型复杂的基础沉降时,FLAC3D有着更高的计算精度及准确性,变形特征更加明确,是解决此类工程设计研究问题的重要手段。