侧限桩在既有建筑纠倾加固中的应用研究

作     者：田朝阳 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁玉国

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：侧限桩 围箍作用 模型试验 偏心荷载 优化分析 

摘      要：高层建筑的纠倾加固是一项技术难度高、风险大、综合性强的复杂性工作,一旦纠倾的措施失控或者加固措施不当,很难阻止其继续倾斜,并且倾斜是加速度进行的,后果不堪设想。为防止建筑物在纠倾过程中沉降发生突变以及纠倾后再次发生倾斜,保证纠倾成果和建筑物长期稳定,需要采取防复倾加固措施来保证纠倾过程的可控性,基础四周设置侧限桩就是一种有效的方法。地基在纠倾后会产生扰动,建筑物回倾后的防复倾加固是保证建筑能否安全使用的关键,它的可靠性直接影响建筑物的正常使用。因此,研究侧限桩在既有建筑纠倾加固中的应用显得十分必要。本文的研究内容及相应的研究成果主要有以下两个方面:(1)结合某高层建筑迫降纠倾工程设计了室内模型试验,研究了基础四周设置侧限桩前后的地基承载力、土中附加应力的大小及其分布、侧限桩的受力性状。此外,还研究了地基土不同加载方式下的反应情况;利用有限元分析软件ABAQUS对室内试验进行数值模拟,分析并验证了侧限桩对地基土受力性状的影响。考虑桩土的相互作用,分析了桩长、距基础边缘的远近、桩土模量比等因素对基础沉降和桩身侧移的影响;对侧限桩的具体工程实例作了简单介绍,数值模拟分析了地基土和侧限桩的实际受力特点,优化分析原有设计方案。(2)在相同竖向荷载下,有侧限桩加固的基础沉降量明显低于未加固的基础沉降量,地基承载力比无侧限桩的地基承载力高出40%左右;以地基承载力特征值为界限,不同埋深处的桩身弯矩,随着荷载的增大出现不同程度的增长,局部会发生反向增长现象;偏心一侧的桩周土压力会提前向桩体集中,土体中的塑性变形及其影响区域随荷载等级的提高而增大;在偏心荷载作用下,各桩身弯矩均出现较大增加并且有下移趋势;分析发现,桩长、距基础边缘远近、桩土模量比均对基础沉降与桩身侧移有影响,当大于某一临界值时,改变侧限桩的设计参数,影响不大;采用基底掏垫层法对倾斜建筑物进行纠倾迫降时,土中的水平位移主要集中在侧限桩内侧区域,随着掏土量的增加,其位移量也在增加;侧限桩的应力分布主要集中在上下两个部分,而且上部的应力要明显大于底部的应力,东南侧的应力值要大于其他部分的应力。