桩基础沉降计算方法研究现状的综述
桩基沉降计算方法及存在的问题
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桩基沉降计算方法及存在的问题
桩基沉降计算方法及存在的问题
一、目前桩基沉降计算方法及存在的问题­
1、目前桩基的计算方法­
对于群桩基础(桩距小于和等于6倍桩径),在正常使用状态下的沉降计算方法,目前有两大类。
一类是按实体深
基础计算模型,采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力,用分层总和法计算沉降;另一类是以半
无限弹性体内部集中作用下的Mindlin解为基础计算沉降。
后者主要分为两种:一是Poulos提出的相互作用因子法;
第二种是Gedes对Mindlin公式积分而导出集中力作用于弹
性半空间内部的应力解,按叠加原理,求得群桩桩端平面下
各单桩附加应力和,按分层总和法计算群桩沉降(如《上海
地基基础设计规范》DGJ08-11-1999,《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002)。
­
上述方法存在如下一些些问题:­
(1)实体深基础法,其附加应力按Boussinesq解计算与实际不符(计算应力偏大),且实体深基础模型不能反映
桩的距径比、长径比等的影响;­
(2)相互作用因子法不能反映压缩层范围土的成层性;
­
(3)Geddes应力叠加-分层总和法要求假定侧阻力分布,并给出桩端荷载分担比;­。
地基的沉降文献综述
温州大学瓯江学院WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE本科毕业设计(论文)文献综述题目地基的沉降专业班级学生姓名学号指导教师职称高级工程师温州大学瓯江学院教务部制地基的沉降地基基础的沉降是指基础的沉降量、不均匀沉降和建筑物倾斜等。
目前基础沉降已经成为软土地区城市建设发展的突出问题,由于基础沉降问题引发的关于业主、设计、施工及建筑物用户之间的矛盾也越来越突出。
过大的沉降,特别是不均匀沉降,会使建筑物发生倾斜、开裂以致不能正常使用。
如何解决地基不均匀沉降对上部结构产生的过大变形、裂缝、倾斜甚至倒塌等不利影响是工程建设和地基基础科学面临的重大问题。
建筑物主要是由地基、基础和上部结构三部分组成。
地基和基础是建筑物的根本,又属于地下隐蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直接关系到建筑物的安危。
因此,地基基础的合理选型对建筑物使用性、安全性及控制工程造价的重要性是毋庸置疑,不可替代的。
基础沉降的危害地基土质软弱以及上部建筑结构荷载不均匀等因素都将导致建筑结构的基础产生不均匀沉降,从而引起上部结构的过大变形、开裂、倾斜甚至破坏。
最富盛名的就是在1174年开始建造的意大利比萨斜塔。
它在最初设计的时候是垂直的,后来之所以会倾斜的原因,是因为它地基下面土层的特殊性造成的。
比萨斜塔下面有好几层不同材质的土层,各种软粉土的沉淀物和黏土相间形成的,而在深约一米的地方是地下水层。
最新的挖掘表明,塔楼建造在古代的海岸边缘,因此土质在建造初期便已沙化和下沉。
上海莲花河畔景苑,继一栋13层在建住宅楼连桩倒塌之后,同个小区内另有三栋楼出现倾斜现象,有近400业主登记退房。
由此可见,地基不均匀沉降是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一。
斯开普顿(A一WSkempton)和麦克唐纳(D.H.MaeDonald)在上世纪50年代总结了98幢天然地基房屋的观察资料,这些房屋建于1860一1952年,其中40幢由于不均匀沉降的缘故,发生了不同程度的损坏,其损坏率占41%。
浅谈桩基础沉降计算方法
浅谈桩基础沉降计算方法摘要:桩基础工程应用广泛,对桩基础的沉降计算研究一直是热点问题,本文介绍了常见的几种群桩沉降计算方法,弹性理论法、等代墩基法和等效分层总和法,就几种方法的计算原理和计算步骤做出简要介绍,希望对工程师有所借鉴。
桩基础一般是由桩和承台组成的基础形式,因具有较高的承载力,较好的抗震性能和稳定性,同时能够适应各种地质条件而在工业与民用建筑、桥梁工程、港口工程、船坞工程、边坡工程以及抗震工程中被广泛应用[1]。
1.群桩沉降计算方法桩基础的应用大都是以群桩的形式出现,例如独立建筑物的基础下面的桩以及墩基础等,通常都为群桩。
群桩与单桩的在竖向荷载的作用下的工作性能是有所区别的。
群桩效应在群桩沉降问题上表现得非常突出且相当重要,对于高承台的群桩而言,桩间应力之间的重叠效应改变了桩土之间的受力状态,虽然桩侧摩阻力会随着荷载的增大从桩顶开始逐渐向下发挥,但是群桩的沉降量要比单桩大得多,甚至有些群桩的沉降量是单桩的几十倍,而对于低承台型群桩而言,除了应力重叠的影响之外,承台与地基土之间的相互作用也使得群桩沉降的计算趋于复杂。
群桩沉降的计算方法有很多,根据他们的适用范围,可以归纳为以下几大类:弹性理论法、等代墩基法、等效作用分层总和法、原位测试估算法与经验法以及有限元法等。
1.1弹性理论法群桩沉降弹性理论分析与单桩沉降弹性理论分析的假定是基本相同的,弹性理论简化方法,即叠加法,叠加法[2]、[3]、[4]的主要内容:图1摩擦群桩的工作原理叠加法的计算原理可见图1,与摩擦单桩类似,对于有同样的m根桩的群桩,将每根单桩分成n个单元,每根桩每个单元的土位移方程为:(1-1)同样,桩端土的位移方程为:(1-2)式中:Iij,Iib分别为单元j 上的单位剪应力(τj)时以及桩端单位竖向应力(qb=1)基于每根单桩的荷载为未知量,所以求解上述m(n+1)个方程时还需假定与群桩性状有关的特殊条件。
一般情况下,最简单的两种情况为:(1)各单桩所承担得荷载相等,即为柔性承台桩基。
桩基础沉降计算方法的综述
桩基础沉降计算方法的综述学生:刘少成学号:10011038指导老师:毛坚强摘要:桩基础是一种常用的深基础形式,它由桩和桩顶的承台组成。
按桩的受力情况,桩分为摩擦桩和端承桩两类。
摩擦桩上的荷载主要由桩侧摩擦力和桩端阻力共同承受;端承桩上的荷载主要由桩端阻力承受。
桩基础是一种古老、传统的基础型式,又是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的基础型式。
近二十年来,由于工程建设和工业技术的发展,桩的类型和成桩工艺,桩的承载力与桩体结构完整性的检测,桩基的设计水平,都有较大的提高。
然而,由于土的变异性及桩基与土相互作用的复杂性,迄今成桩质量的控制与检测,桩基的计算理论与方法,仍然是不够完善而有待研究发展的。
目前,计算单桩沉降量的计算方法主要有分层总合法、弹性理论法、荷载传递法、剪切变形法、有限单元分析法及其他简化方法,这些方法都是在一定的简化基础上考虑一种或几种因素对桩基沉降量的影响。
本文对桩基础的沉降计算方法进行了综述,并阐述了它们的适用条件。
关键词:桩基础沉降计算方法评述桩基础在工程建筑中是一种很常用的基础,在桩基设计中,最主要的是确定竖桩的承载力与沉降,尽管在过去漫长的时间内,从事岩土工程的研究者和工程师们,为了精确计算和预测桩基的沉降,曾进行过大量的研究,提出过一系列的计算桩基沉降的方法,但时至今日,对桩基沉降的预估仍然不熊充分地反映真实的情况。
1.1荷载传递分析法荷载传递分析法是单桩荷载一变形分析最常用的一种方法,这种方法是从规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。
其基本的概念是:将桩离散为一系列等长的桩段(弹性单元),每一桩段与土之间的联系用非线性弹簧来模拟,桩端处土体也用非线性弹簧与桩端联系。
在运用荷载传递曲线中,该法假定任意点的桩位移仅与那一点的摩阻力有关,而与桩其它位置的摩阻力无关,故没有考虑土体的连续性,所以对分析桩群的荷载沉降关系是不合适的。
为了获得现场的荷载传递曲线,需要安装许多的仪器进行桩的荷载试验,且试验成果推广到另外场地并不一定是完全成功的。
分析桩基础施工中的沉降问题
分析桩基础施工中的沉降问题桩基础施工中的沉降问题桩基础施工是建筑工程中常见的一种基础施工方式。
然而,在桩基础施工过程中,沉降问题经常会引起人们的关注。
本文将分析桩基础施工中的沉降问题,并提出可能的解决方案。
1. 引言在桩基础施工中,沉降是一个普遍存在的问题。
过大的沉降可能导致建筑物变形、破坏甚至倒塌。
因此,理解和控制桩基础施工中的沉降是非常重要的。
2. 桩基础施工中的沉降机理桩基础施工中的沉降主要是由土壤的压实和排水引起的。
当桩基施工完成后,土壤会通过自重或施加外荷载,逐渐回复到原有的状态,从而引起沉降现象的发生。
3. 影响桩基础沉降的因素在桩基础施工过程中,有许多因素会影响桩基础的沉降情况。
例如,土壤的类型、桩基础的类型和长度、施工方式等。
这些因素之间相互作用,并且可能因地而异。
4. 沉降预测与控制在桩基础施工之前,进行沉降的预测是至关重要的。
通过在桩基础施工前进行现场勘察和土壤力学试验,可以对桩基础的沉降进行合理的预测。
预测结果可以为工程设计和施工提供指导,并制定相应的控制措施。
5. 减小桩基础沉降的方法为了减小桩基础的沉降,可以采取一些控制措施。
首先,选择合适的桩基础类型和长度,以提高桩基础的承载能力。
其次,合理安排施工序列,控制施工过程中的土壤压实和排水速度。
此外,可以添加辅助材料或进行预应力技术来增强桩基础的稳定性。
6. 沉降监测与评估在桩基础施工过程中,沉降的监测和评估是非常重要的。
通过使用沉降监测设备,可以实时监测桩基础的沉降情况,并及时采取应对措施。
同时,需要根据沉降监测结果对工程的安全性和稳定性进行评估。
7. 桩基础施工中的沉降案例分析本节将通过分析一个实际的桩基础施工案例,进一步说明桩基础施工中沉降问题的具体影响和解决方案。
8. 结论桩基础施工中的沉降问题是一个复杂的工程问题。
合理的沉降预测和控制措施可以有效减小桩基础的沉降量。
同时,沉降的监测和评估可以及时发现问题并采取相应的对策。
第四章桩基沉降计算
第四章桩基沉降计算第四章内容为桩基沉降计算。
桩基沉降是指在桩基施工之后,由于土体的沉降而引起的桩基沉降现象。
桩基沉降的计算是土木工程中一个重要的计算问题,对工程的安全性和稳定性具有重要影响。
下面将从桩基沉降的计算方法、影响因素以及计算实例三个方面来展开阐述。
一、桩基沉降的计算方法桩基沉降的计算方法主要有经验法和理论法两种。
经验法通常是根据历史工程的经验数据和实测数据,通过统计分析得到的经验公式来进行计算。
这种方法虽然简单,但缺乏理论依据,适用范围有限。
理论法则是基于土力学和弹性力学的理论,通过计算地基土体的变形来估算桩基的沉降。
桩基沉降的计算方法一般有弹性计算方法和弹塑性计算方法两种。
弹性计算方法适用于土体的变形较小的情况下,一般认为土体的应力-应变关系服从线性弹性假设;弹塑性计算方法适用于土体的变形较大的情况下,考虑土体的弹性和塑性特性。
二、桩基沉降的影响因素桩基沉降的影响因素主要包括桩基自重、土体重应力改变、桩侧土体的变形和桩身上的加荷等。
具体而言,桩基自重是引起桩基沉降的主要因素之一,因为桩基自身的重力会导致土体的压实和沉降;土体重应力改变是指桩基施工前后由于荷载的引入或移除而导致的土体重应力的改变,也会影响桩基的沉降;桩侧土体的变形是指由于桩身的施工而引起的土体变形,也会对桩基沉降产生影响;桩身上的加荷是指桩体在使用过程中受到的荷载,也是产生桩基沉降的重要因素之一三、桩基沉降的计算实例以工程中的桩基沉降计算为例,假设桩基直径为1.2m,桩的长度为20m,桩体所在的土体为黏性土,桩侧土体的变形系数为0.3、根据经验公式得到的桩基沉降计算公式为:δ=0.047Hs,其中,δ为桩基沉降,H 为桩的长度,s为黏性土的塑性指数。
根据给定的参数,代入公式计算得到桩基沉降为:δ=0.047*20=0.94m。
即桩基沉降为0.94m。
以上就是关于第四章桩基沉降计算的内容,主要包括桩基沉降的计算方法、影响因素以及计算实例的阐述。
桩筏基础沉降研究方法分析
综 述文章编号:1009-9441(2006)06-0017-02桩筏基础沉降研究方法分析□□高俊宏 (太原市小店区质量监督站,山西太原 030032)摘 要:分析了群桩筏基沉降的计算方法及我国群桩沉降计算的现状,提出了群桩沉降理论计算结果与具体工程实际差异的影响因素。
关键词:桩筏基础;沉降计算;沉降理论中图分类号:T U473.1 文献标识码:B引言桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点,同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力,抗倾覆能力强,一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。
在20世纪,我国桩筏基础的研究取得了很大成就,在设计方法和工程应用上都得到了较好地贯彻执行。
但是,随着国民经济的快速发展,城市用地日趋紧张,高层建筑建造得越来越高,体形也变得越来越复杂,功能要求呈现多样化,与之相适应的桩筏基础也发生了相应的变化,给分析设计提出了许多新的要求。
1 群桩沉降的计算在桩基工程界,群桩基础的沉降计算始终是一个难题,特别是高层建筑群桩基础的沉降更是如此。
传统的理论计算结果与工程实际相差较大,所使用的经验修正系数范围太大。
目前,有关沉降计算的发展方向是逐步明确桩长、桩间距、桩数、布置方式等在沉降中所发挥的作用,为按变形设计奠定基础。
Poluos认为:“地基模型建立方式和计算参数的选择常常比分析方法更重要。
”近年来,群桩分析方法中比较有影响的主要是弹性理论法、边界元法、非线性荷载传递法。
弹性理论法理论严格,通过两根桩的相互影响系数α考虑群桩的相互作用。
经过Poluos等长达30年的系统研究,根据各种群桩和地质情况制作了大量的计算图表,可以近似考虑地基的成层性、非线性、桩的残余应力等因素,是各种方法中影响最大的。
但应该看到,弹性理论法全部的计算都是基于各向同性弹性半空间介质中的M indlin解,严格地讲只适用于各向同性弹性介质,所谓的成层性、非线性等情况,也只是在不同土层的弹性模量上作了一些假定,无法准确分析。
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法【摘要】在建筑桩基施工中,沉降问题是一个常见且重要的挑战。
本文从沉降问题的背景介绍和问题意义入手,探讨了桩基施工可能出现的沉降问题、影响因素、解决方法、监测和评估手段以及预防措施。
通过深入分析,总结了解决沉降问题的有效方法,并展望未来的研究方向。
沉降问题的解决不仅涉及专业知识和经验,更需要科学的监测和评估手段的支持。
只有通过科学有效的预防和解决策略,才能确保建筑结构的安全稳定,为建筑工程的顺利进行提供保障。
通过对沉降问题的研究和应用,可以不断完善相关技术和方法,提高施工质量和效率,推动建筑行业的持续发展。
【关键词】建筑桩基、施工、沉降问题、影响因素、解决方法、监测、评估、预防措施、研究方向1. 引言1.1 背景介绍建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中的一个重要问题。
桩基是支撑建筑物的重要元素,能够将建筑物的荷载传递到地基深层,保证建筑的稳定和安全。
在桩基施工过程中,由于各种因素的影响,可能会出现沉降问题,严重影响建筑物的使用和安全。
在建筑桩基施工过程中,沉降问题可能会受到许多因素的影响,包括地质条件、施工方法、桩基的设计和材料等。
这些因素会导致桩基沉降不均匀或超过设计要求,从而影响建筑物的整体稳定性。
为了解决桩基施工中的沉降问题,工程领域的专家们提出了许多方法和技术。
这些方法包括改进地基处理技术、调整施工方法、加强桩基设计等。
通过科学的监测和评估方法,可以及时发现沉降问题并采取相应的措施加以修复和弥补。
对建筑桩基在施工中的沉降问题进行研究和解决具有重要的意义,不仅可以保障建筑物的安全和稳定,还能够提高建筑工程的质量和可靠性。
在未来的研究中,我们应该进一步探讨沉降问题的成因和影响因素,完善解决方法并完善监测和评估技术,为建筑桩基施工提供更为可靠的技1.2 问题意义建筑桩基在施工中的沉降问题一直是工程领域中一个备受关注的话题。
沉降问题不仅直接影响着建筑物的稳定性和安全性,也会造成对周围环境的影响,甚至引发严重的事故。
群桩沉降研究综述
工 程 实 践 中 , 侧 应 力 扩 散 角 一 般 取 等 于 群 桩 外 围总 剪 力 T的情 况 , 时 , 桩 此 等代 墩 基 法 的假 定 不 合理 。 为 等代 墩 基 侧 面土 层 内摩 擦 角 的 对 于 有 限 元 法 , 算 参 数 确 定 比较 困 计 加权平 均值。 难 , 算量较大 , 计 费用 较 高 , 而且 桩 与土 的 ( ) 出 和发 展 了地 基土 中附 加 应 力计 接 触 面 问 题 一 直 是 一 个 关 键 问 题 , 3提 虽然 接 算 的一 系 列 方 法 和 模 式 。 基 中 附 加 应 力 地 触 面 单 元 较 多 , 有 的 单 元 并 不 能 完 全 反 但 可近 似按 B u s eq o si s 解计 算 , 是 , 工程 实 映 桩 土 间 的 相 互 作 用 力学 机 理 , 此 需 要 n 但 从 因 践看 出 , 用Bo si e q u sn s 解做 群桩 沉 降 分析 得 针 对 所 要 研 究 的桩 型选 用 恰 当 的单 元 形 式 出 的 结 果 偏 大 , 以 , 了提 高 计 算 精 度 , 来 描 述 桩土 间 的 接 触 特 性 , 所 为 必要 时 通 过 专 地 基 中附 加 应 力宜 按Mi di 解 确定 。 nl n 门试验 , 确定 接 触 面单 元 的本 构 。 1 2弹 性理论 法 . 弹性 理 论 法群 桩 沉 降分 析 的 主要 依据 3未来发展方 向 是Mi di 解 , nl n 但是 Mid i 解给 出 的是 均质 n ln 目前 有 关 沉 降 计 算 的 发 展 方 向 是 逐 步 弹 性 半 空 间 内 作用 单 位 竖 向 荷载 时 的位 移 明 确 桩 长 、 间 距 、 数 、 置 方 式 等 在 沉 桩 桩 布 和 应 力 解 , 以 群 桩 沉 降 计 算 就 分 别 以 位 降 中发 挥 的作 用 , 按 变形 设 计 奠 定 基础 。 所 为 移 基 本 解 或 应 力 基 本 解 为 出发 点 , 成 两 弹 性 理 论 法 中 的 叠加 法 是 比 较成 熟和 应 用 形 种 不 同 的 分 析 方 法 : 位 移 解 为 基 础 的 位 较 广 的一 种 方 法 。 限 单 元 法 和 有 限 差 分 以 有 移法和以应力解为基础的应力法 。 法 作 为 数 值 计 算 方 法 , 群 桩 沉 降 的 计 算 为 弹性 理 论 法按 照 其 应 用 模式 的 不 同 又 提 供 了 强有 力 的 工 具 , 其 是 大 量 大 型 商 尤 可分 为以 下 几 种具 体 的应 用 方 式 : 1 叠加 业 软 件 的开 发 为 有 限 单 元法 的应 用 创 造 了 () 法 ;2相 互 影 响 系数 法 ;3 沉 降 比法 ;4 经 良 好 的 条 件 。 () () () 验近似 方法。
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法
探究建筑桩基在施工中的沉降问题及解决方法【摘要】建筑桩基施工中的沉降问题一直是工程建设中的重要难题。
本文旨在探讨桩基沉降问题的严重性以及影响因素,并对现有解决方法进行分析。
提出了改进的桩基施工技术以及监测和处理沉降问题的措施。
通过加强桩基施工质量管理,可以有效减少沉降问题的发生,保障工程建设的安全性和稳定性。
未来的研究方向应该更加注重桩基施工技术的创新和完善,以应对建筑桩基施工中可能出现的各种挑战。
通过不断的实践和研究,可以为建筑桩基施工提供更加科学和可靠的解决方案,推动工程建设领域的进步和发展。
【关键词】建筑桩基、施工、沉降问题、解决方法、分析、因素、技术、监测、处理、质量管理、研究方向。
1. 引言1.1 建筑桩基施工的重要性建筑桩基是建筑工程中的重要组成部分,承担着支撑和传递建筑荷载的重要任务。
桩基施工的质量直接影响着建筑物的稳定性和安全性,因此建筑桩基施工的重要性不可忽视。
在建筑桩基施工过程中,沉降问题是一个常见且严重的挑战,可能会对建筑物的整体结构稳定性和使用效果产生负面影响。
及时有效地解决桩基沉降问题,保障建筑物的安全性和稳定性,具有重要的意义。
1.2 沉降问题的严重性沉降问题是建筑桩基施工中一个非常严重的挑战,它可能导致建筑物产生裂缝,甚至发生倒塌的危险。
桩基沉降问题严重影响着建筑物的安全和稳定性,给人们的生命和财产造成了巨大的风险和损失。
在建筑工程中,桩基的沉降问题一旦发生,往往需要大量的资金和时间来修复,同时也会对工程进度和质量造成不可逆的影响。
正确处理桩基沉降问题,尽早发现和有效解决,对建筑工程的成功实施至关重要。
2. 正文2.1 桩基沉降问题分析桩基沉降问题是建筑施工中一个常见但严重的质量问题,其影响着整个建筑物的稳定性和安全性。
桩基沉降问题主要表现为建筑物沉降过大、不均匀,导致建筑物结构受力不均,甚至严重影响建筑物的使用寿命。
桩基沉降问题的分析需要考虑多个方面。
首先要考虑土壤的承载能力和地基的稳定性,不同类型的土壤对桩基沉降的影响不同。
桩基沉降计算范文
桩基沉降计算范文桩基沉降计算是土木工程中一个非常重要的计算,用于评估桩基在承载荷载下的沉降情况。
准确的桩基沉降计算可以帮助工程师确定合适的桩基设计方案,确保建筑物在使用过程中的安全和稳定。
本文将介绍桩基沉降计算的基本原理、计算方法以及影响桩基沉降的因素。
桩基沉降计算的基本原理是根据荷载-沉降曲线进行计算。
当外力施加到土体上时,土体受到应力的作用,从而产生了变形。
当应力去除后,土体会通过回弹减少变形,但不会完全恢复到初始状态。
这就是土体的弹性不完全恢复性。
通过研究土体的弹性不完全恢复性,可以确定桩基在荷载作用下的沉降量。
桩基沉降计算通常采用两种方法,即理论计算方法和试验方法。
理论计算方法是通过数学模型和公式计算桩基的沉降量。
常用的理论计算方法包括弹簧系数法、相似型理论法和极限平衡法等。
试验方法是通过进行实验来测量桩基的实际沉降情况。
常用的试验方法包括静载试验、动载试验和模型试验等。
桩基沉降计算的结果受到多个因素的影响,包括桩型、桩径、桩长、土体的物理性质以及荷载的大小等。
桩型是指桩基的形状和材料,常见的桩型有钢筋混凝土桩、预应力混凝土桩和钢管桩等。
桩径和桩长决定了桩基的受力面积和长度,对桩基沉降的影响较大。
土体的物理性质包括土壤的密度、孔隙比、含水量等,这些参数会直接影响土体的变形性质。
荷载的大小是指作用在桩基上的外力,包括建筑物的重量、风荷载、地震荷载等。
对于桩基沉降计算,工程师可以通过建立数学模型和进行试验来确定合适的计算方法。
在进行计算时,需要考虑土体的不同层次和桩基的非线性特征。
同时,还需要注意桩基与土体的相互作用,以及考虑荷载的变化。
通过合理的计算方法和准确的输入参数,可以得到较为准确的桩基沉降结果。
桩基沉降计算在土木工程中具有重要的应用价值。
准确的沉降计算可以帮助工程师确定合适的桩基设计方案,避免桩基沉降过大导致建筑物的不稳定。
此外,沉降计算还可以用于评估土体的变形特性和承载能力,为土木工程的设计和施工提供参考依据。
桩基沉降的研究现状
剂、 氯胺 、 二氧化氯 、 臭氧 等。这些消毒剂都产 生不适于人体 的副产
就是紫外线 消毒 , 也有极 少量对人体不利的副产物存在 , 消毒后 多层滤池 尤其是双层滤池在 国内外大量使 用 , 应该说在 当前仍 物 , 虽 然是首选的滤池之一。但主要在 国 内对使 用此种滤池 顾虑滤料 丢 的煮 沸 水 一 样 会 有 着 残 留 的 不挥 发 性 的有 机 物 。 然 这 些 副产 物 绝
维普资讯
中小 企业 管理 与科技 毽
物滤池、 混合滤池 、 两级滤 池等类型 滤池 , 国外报道都 有 一定效 据
果 , 予 以注 意 。 可
四 、 毒 方面 消
1 氯剂消毒与 C 、 T值
饮 用水 消毒有许多消毒剂在应用 , 如氧
5 多层滤料滤 池轻质滤料丢失 、
及 提 弃。但国外尤其是欧洲国家为保持 良好水质 , 多以慢滤 池作为把 生产人员在管理 当中忽略问题 , 国外新 的技术 等 , 出来予 以注 很 意。 本文 中对滤池应用提出情况较多。 近二三十年来在水 处理上 , 滤 关的最后设施。实际上慢滤对特 定农药的处理 效果是优异 的, 是获
得生 物 稳 定 的 处理 水 的最 有 效 的 方 法 。
但如果控 制这些消毒剂在一定使用范围 失, 在使 用上缺 乏信 心。事 实上 此种滤池 除不 宜使 用气水 混合 冲洗 大多数都认 为带有毒性 的, 产 外, 采用气水 分隔冲洗或用高强水 洗 , 中 只要严 格的遵守操作规则 , 内 , 生 的 副 产 物 可 基 本 对 人体 无 害 。 我 国 国 内 也绝 大 多数 的水 厂
桩基沉降问题研究
桩基 础在 房屋 建筑 中是 一 种 很 常用 的基 础 , 在桩 基 设计 中 , 最主 要 的是 确 定竖桩 的承 载力 和沉 降 , 尽 管在 过 去漫 长 的时 间 内, 从 事岩 土 工程 的探 究者 和工 程师 们 , 为 了精 确计 算 和猜 测桩 基 的沉 降 , 曾进 行 过大量 的探 究 , 提 出过 一系列 的计算 桩基沉 降 的方法 , 但 时至 今 日, 对桩 基沉 降 的预估仍 然不 熊充分 地反 映真实 的情况 。
论为 基础 的计算体 系 中, 叠加法 是 比较 成熟和应 用较广 的一种 简化 方 法, 具 体 阐述 了其原 理和 计算 过程 , 该法 在忽 略桩 对土 位 移的 加强 效 应简 单的假 定基础 上 , 把 单桩 的分析扩 展到桩群 , 2 . 2实体深 基础( 等代 墩基) 法 实体深 基础 法是现 在工 程 界应用 最 广泛 的一 种计 算群 桩沉 降 的 方法 该计 算模 式是将 承 台下 的群桩 及桩 间土 看作 一个 等效 墩基 的一 个实 体深 基础 , 在此 等代 墩基 范围 内 , 桩 间土 不产 生压 缩 如 同实体 墩 基一样 工作 , 然后按 照扩展 基础 的沉 降计算方法 来计算 群桩 的沉降 。 由于计算时考虑的前提条件不同,探 究者提 出和使用着计算的不 同 模式 , 其主要差别在于选用的假想实体基础底 面的位置不 同, 以及对地基 土中附加应力的考 虑和计 算不同根据桩距地基土 的性质不同,桩 间土 实 际上是会产生不同程度的压缩变形 ,另一方面假想的实体基础外 围存在 着侧面剪应力的扩 散功能为了消 除这些差别对群桩沉降计算的影 响人们 采取 了一些办法, 集 中表现在所采用 的模式上。这些办法是摘要: 2 . 2 . 1 变动 假想 实体基 础底 面 的位 置 ,以考 虑桩 间土存 在压缩 变 形的可 能 , 这是 P e c k 和T e r z a g h i 等 人建议 的模 式 P e c k 等 建议将 假想 实体基 础底 面置 于桩 端平 面 以上 高度 处 , 取 为桩 长 的 l / 3处( 桩位 于 均 匀 并土 中时) 或进 入持 力层 深度 的 1 / 3 ( 桩 穿过 软弱土 层 并进入坚 硬 土 层 时) 这种 建议 涉及 的影 响 因素过 于单 一 , 因为假 想基 底位 置上 升 的因素很 多 , 采 用此法 不能全 面反 映这些情 况 。 2 . 2 . 2从群桩 桩顶 外 围按一 定斜率 ( 例如 角或 1 摘 要: 4 斜 率) 向下 扩 散增大 假想 实体基础 底面 积, 以考 虑桩群 外围 总剪应力 对沉 降分 析 的影 响 , 这是 T o ml i n s o n等人 的模式 。 2 . 2 . 3为 了改善地 基土 附加应 力估 计 的精 度 ,近年 来 国内外根 据 半无 限弹 性体 内集 中力 的 Mi n d l i n公 式发 展 了一 些估 计桩 基 荷载 功 能下地基 土 附加应 力 的方 法 , 还 有 一种将 Mi n d l i n解和 B o u s s i n e s q解 对 比来估 计等代 墩基 的等效 基底 附加应 力。 2 - 3 等效 功 能分层总和 法 等效 功 能法最 早 由黄强 , 刘 金砺 , ( 1 9 4 0 ) 提出, 随 后被 健既 桩基 技 术 规 范推 荐采 甩 此法 系将 均质 土 中群 桩 沉 降的 Mi n d l i n 解 和均 布 荷 载 下矩 形基 础 的 B o u s s i n e s q 解 之 比值用 以修 正等 代 墩基 的基底 附 加 应力 , 然后 按一般 分层总 和法计 算群桩 的沉 降。 3 . 结语 本文对 目前 国 内外 桩基础 的沉 降计 算理 论进行 了分析 , 包 括单桩 和群 桩 的沉 降分析 , 并对 它们 的优 缺 点和适 用 范围进 行 了论述 , 但应 该注 重 , 在 实际 中, 要采用 何种 理论要看 实 际的情况而 定 。
桩基沉降计算方法的分析及评价总结
桩基沉降计算方法的分析及评价总结引言桩基的沉降变形主要包括桩基自身弹性压缩引起的沉降量和桩端以下地基土的沉降量。
而后者主要是由土体中的竖向应力、压缩层厚度、及土的压缩模量决定的。
已有计算方法存在着诸多的假设与简化,从而导致计算方法不能很好地应用于工程实践,但是我们可以使计算方法中的关键因素尽可能的贴近实际。
一、单桩沉降计算方法分析及评价(一)荷载传递法1、荷载传递法的原理荷载传递分析法是指,承受竖向压力的单桩通过桩侧摩阻力和端摩阻力将荷载传递扩散到地基土中,根据桩侧摩阻力和端阻力分布函数求解单桩沉降。
因此,确定荷载传递函数就成为此法的关键步骤,即确定桩侧摩阻力q与桩侧移S的函数,称作荷载传递函数。
根据确定的桩侧和桩底荷载的传递函数,得出荷载传递法的函数方程:(1)其中:U——单桩截面周长;Ap、Ep——单桩截面面积和弹性模量;——桩侧摩阻力。
2、分析评价及改进荷载传递法概念清晰,适用范广,计算简单方便,担它不能计算土体由桩侧荷载在桩端平面以下产生的压缩量,因而无法确定由于土体压缩而产生的桩端沉降S1 ,阳吉宝在[文献1]中提出了一种改进方法,按照该方法,即可弥补现有荷载传递法考虑桩侧摩阻力对桩端沉降的贡献的不足。
该法计算简单方便,相互之间有可比性,降低了因土体参数选取不同所产生的人为误差。
(二)弹性理论法1、弹性理论法基本原理弹性理论法假设地基土是均匀、连续、各向同性的线弹性半空间体,根据弹性理论方法来研究单桩在竖向荷载作用下桩土之间的作用力与移之间的关系,进而得到桩对土,土对桩的共同作用模式。
2、分析评价及改进弹性理论法认为桩身移等于毗邻土体移,桩--土之间不存在相对移。
但大量工程实践表明,单桩在外荷载作用下,由于桩侧摩阻力和桩端摩阻力对半无限空间土体的作用使土体产生了弹性压缩,从而使桩伴随着周土体产生了共同的弹性压缩变形,当荷载达到使桩侧土体处于塑性变形的临界值时,桩端阻力发挥作用并产生桩端刺入沉降。
桩基沉降计算方法的分析及评价总结
桩基沉降计算方法的分析及评价总结首先,桩基沉降计算方法的选择应根据具体工程情况进行,包括桩基类型、土壤性质、荷载条件等。
常用的计算方法有经验公式法、解析解法和数值计算法等。
经验公式法是一种简便快速的计算方法,适用于一般工程中的常规桩基。
该方法基于实际工程经验,通过与已有工程案例对比来估计桩基的沉降情况。
优点是计算简单、易于理解,但缺点是准确性较低,适用范围有限。
解析解法是通过数学解析的方法,对桩基的沉降过程进行解析计算。
该方法基于土壤力学理论,考虑桩基与土壤之间的相互作用及荷载条件,可较为准确地预测桩基的沉降情况。
优点是计算精度高,适用于复杂工程情况,但缺点是计算复杂、需要大量的土壤参数。
数值计算法是通过数值模拟的方法,对桩基沉降过程进行计算。
该方法基于有限元或边界元理论,通过将桩基与土壤离散成节点或元素,模拟土体的应力、变形和沉降过程。
优点是计算精度高,适用范围广,但缺点是计算耗时较长,需具备一定的计算机技术。
其次,桩基沉降计算方法在实际应用中需要注意以下几点。
首先,选择合适的土壤参数是准确计算沉降的关键。
土壤参数的获取可通过室内试验、现场勘探或相关文献资料等途径,尽量保证参数的准确性。
其次,桩基与土壤之间的相互作用应充分考虑,包括桩身与土壤的摩擦力、桩基与土壤的承载力等。
最后,计算结果应与实际工程情况进行对比,验证计算方法的准确性和可靠性。
综上所述,桩基沉降计算方法是桩基设计和施工中的重要环节。
选择合适的计算方法,并合理获取土壤参数,可以准确预测桩基的沉降情况,保证工程的安全可靠性。
未来的研究可以进一步改进计算方法,提高计算效率和精度,以应对现代工程中越来越复杂的沉降问题。
桩基础沉降计算方法综述
或
一 d s
—
P( z ) d z
—
( 4)
3 I
=
d z
Ap E p
式中 A 、E 为桩 的截面积及弹性模量 。 将式 ( 3 ) 求导, 并 以式 ( 2 )代 入得
d2 s
Co o k e通过试验认为 ,一般当 =n r o >2 0 r o 后,土 的剪 应变 已很小 可 略去不计 。 因此 ,可 将桩 的影响半径 定为
:
一 d r ( 8 )
G s r
荷载 传递法是把桩 划分为多个单 元 ,采用弹簧元件 来模
拟 桩 体 单 元 与 周 边 土 之 间 的联 系 及 荷 载 传 递 关 系 。对 于 桩 端 处 土 与桩 端 的联 系 也采 用 类 似 处 理 , 这 些 弹 簧 元 件 模 拟 了 桩
若土 的剪切模量 G 为常数 ,则 由式 ( 8 )可得桩侧沉降
S 的计 算公 式 为 :
:
侧摩 阻力 r ( 或桩端抗力 )与剪切 位移 S 间的关系。该方法
是由 S e e d ( 1 9 5 7 ) 提 出 的 。可 根 据 桩 上 任 一 单 元 体 的静 力
r : l n ( )
( 2 )
=
0 . 5 时 ,则 E =3 G ,代入式 ( 9 )得桩顶沉降量 S 。 的计算
公式 :
式 中 U为桩截面周长 。桩单元体产 生的弹性 压缩出为 :
d s— P ( z ) c / z
AP Ep
:
( 3 )
其 中
3 老
n ( )
,
… )
1 一 为桩 的 入 土 之深 度 。
桩基沉降计算方法的分析及评价
桩基沉降计算方法的分析及评价桩基沉降计算方法的分析及评价桩基沉降计算是针对桩基而言的一种结构计算,其目的在于确定桩基的沉降情况,以保证结构的质量和稳定性。
由于桩基的沉降与地质、地形、土层等因素紧密相关,因此针对桩基沉降的计算方法也是十分复杂和丰富的。
本文将从针对桩基沉降的计算方法进行分析和评价。
一、弹性计算法弹性计算法是一种基于极限平衡原理和弹性力学理论的桩基沉降计算方法,其基本假设是桩基沉降量与桩柱的弹性变形成正比,与地基和孔壁的变形无关。
通过对桩基刚度和孔周土应力分布进行分析,弹性计算法可以得到桩基沉降量和桩柱内应力分布情况。
这种计算方法的优点是精度较高,计算结果较为准确,且相对比较简单易行。
但缺点在于该方法只适用于短桩或第一层土壤比较硬或根据某些经验公式得出的孔周土应力分布区域,且只能获得初始沉降量和孔周土的应力分布情况,无法考虑桩柱周围土层塑性变形的影响。
二、塑性计算法塑性计算法是一种基于塑性力学理论的桩基沉降计算方法,它认为在桩顶上的土体,只要与桩柱相连并处于某种限定条件下,就会与桩柱同步发生塑性变形,最终导致桩柱沉降。
该方法需要考虑桩周土体的塑性变形,相对来说较为精确。
该计算方法的优点是可以分析桩基沉降过程,并考虑孔周土层与桩柱的相互作用,计算精度较高。
但缺点在于模型复杂,计算量大,难以掌握和应用。
三、有限元法有限元法是一种数学方法,通过对结构的有限个部分进行计算,以模拟整个结构的行为,进而得到该结构的各种力学性能指标的计算方法。
有限元法不但能够准确地分析桩基的沉降情况,还可以考虑桩柱周围土层塑性变形的影响,并且可以精确地模拟各种不同的复杂条件下的沉降情况。
有限元法的优势在于能够计算各种各样的复杂情况,并且精度较高、适用性强。
缺点在于过程复杂,计算量大,需要高超均衡的数学物理知识和计算机技能。
总之,针对不同情况下的桩基沉降计算,应根据实际情况选用合适的计算方法。
在实际的工程中,为确保桩基的质量和稳定性,往往同时使用不同的计算方法,并结合现场监测和验收,及时调整和纠正,以保证结果的准确性。
桩基沉降文献综述
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Tianjin University
1. 单桩沉降计算理论
(3)剪切变形传递法
Cooke(1974)提出了 Cooke(1974) 摩擦桩荷载传递物理模型, 摩擦桩荷载传递物理模型, 如图所示。 如图所示。假定当荷载水 较小时, 平P/Pu较小时,桩在轴向 荷载P作用下沉降较小, 荷载P作用下沉降较小, 桩与土之间不产生相对位 因此, 移,因此,桩沉降时周围 土体也随之发生剪切变形, 土体也随之发生剪切变形, 剪应力τ 剪应力τ从桩侧表面沿径 向向四周扩散到周围土体 中。
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Tianjin University
2. 群桩沉降计算理论 群桩沉降概述: 一、群桩沉降概述:
变形性状是桩、承台、 变形性状是桩、承台、地基土相互影响的结果 高承台群桩,侧摩阻力的荷载传递过程仍与单桩相近, 高承台群桩,侧摩阻力的荷载传递过程仍与单桩相近,即 遵循随着荷载增大侧摩阻力从桩顶开始逐步向下发挥。 遵循随着荷载增大侧摩阻力从桩顶开始逐步向下发挥。 侧摩阻力从桩顶开始逐步向下发挥 低承台群桩,由于承台与其下,使得桩、承台、 低承台群桩,由于承台与其下,使得桩、承台、地基土之 间的相互作用趋于复杂。 间的相互作用趋于复杂。承台不仅限制了桩上部的桩土相 对位移,从而使桩上部的侧摩阻力减小, 对位移,从而使桩上部的侧摩阻力减小,而且还改变了荷 载传递的过程,即随着外荷载的增大,侧摩阻力从桩中、 载传递的过程,即随着外荷载的增大,侧摩阻力从桩中、 下部开始逐步向上和向下发挥。 下部开始逐步向上和向下发挥。同时承台底面接触应力也 改变了地基土和桩的受力状态, 改变了地基土和桩的受力状态,进而影响侧摩阻力的端部 阻力。 阻力。
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Tianjin University
1. 单桩沉降计算理论 单桩刚柔性分析: 单桩刚柔性分析:
桩基础文献综述(写写帮整理)
桩基础文献综述(写写帮整理)第一篇:桩基础文献综述(写写帮整理)湿陷性黄土地区桩基础设计研究的意义桩基础既是一种历史悠久的基础型式,又是一种应用广泛、发展迅速、生命力很强的基础型式。
城市建设立体化,交通高速化,以及改善综合居住环境已成为现代土木工程的特征。
桩基技术广泛应用于土木工程的各个领域,大凡兴建规模大一些的建筑工程,都会用到桩基技术,或者作为支承建筑物重量的桩基础,或者作为基坑开挖支护结构。
随着科学技术以及工程建设和工业技术的不断发展,桩的种类和桩基型式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法,都有了很大的演进。
由于桩基具有的承载力高、稳定性好、沉降及差异沉降小、沉降稳定快、抗震性能好以及能适应各种复杂地质条件等特点所以得到广泛的应用。
然而,由于土的变异性以及桩基与土相互作用的复杂性,关于桩基的理论研究仍然有许多需要完善的地方。
采用桩基础,目的就是要提高地基承载力和控制建筑物或构筑物的沉降。
因此桩基础的承载力分析是桩基础工程分析的重要组成部分。
而影响桩基础极限承载力的主要因素是桩侧阻力与桩端阻力,所以桩侧阻力与桩端阻力的分析是桩基础工程分析的重要组成部分。
2 桩的种类和桩基型式中国建筑科学研究院[1]主编的《建筑桩基技术规范》规定了桩的种类和桩基型式,2.1 按承载性状分类:2.1.1 摩擦型桩:摩擦桩、端承摩擦桩。
2.1.2端承型桩:端承桩、摩擦端承桩。
2.2 按成桩方法分类:2.2.1非挤土桩:干作业法钻(挖)孔灌注桩、泥浆护壁法钻(挖)孔灌注桩、套管护壁法钻(挖)孔灌注桩;2.2.2部分挤土桩:长螺旋压灌灌注桩、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩、搅拌劲芯桩、预钻孔打入(静压)预制桩、打入(静压)式敞口钢管桩、敞口预应力混凝土空心桩和H型钢桩;2.2.3挤土桩:沉管灌注桩、沉管夯(挤)扩灌注桩、打入(静压)预制桩、闭口预应力混凝土空心桩和闭口钢管桩。
2.3 按桩径(设计直径d)大小分类: 2.3.1小直径桩:d ≤250mm;2.3.2中等直径桩: 250mm< d <800mm; 2.3.3大直径桩: d ≥800mm。
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桩基础沉降计算方法研究现状的综述(西南交通大学土木工程学院岩土工程系四川成都)摘要:桩基础是一种常用的深基础形式,它由桩和桩顶的承台组成。
按桩的受力情况,桩分为摩擦桩和端承桩两类。
桩的沉降分为单桩和群桩两种沉降。
单桩受到荷载后,其沉降量由下述两部分组成:桩自身的压缩变形和桩底以下土层的压缩。
目前,计算单桩沉降量的计算方法主要有分层总合法、弹性理论法、荷载传递分析法、剪切变形传递法、有限元法及其他简化算法,这些方法都是在一定的简化基础上考虑一种或几种因素对桩基沉降量的影响。
而对于群桩的沉降计算;当桩都为端承桩时,由于不需要考虑群桩效应,故可将单桩的沉降作为整个桩基础的沉降;当桩都为摩擦桩时,由于要考虑桩与桩之间的相互影响、承台的影响等。
其沉降计算方法有整体分析法、等代墩基法经验法。
关键词:桩基础计算方法沉降桩基础的承载力与沉降是桩基设计中的重要内容,沉降常常是设计中需控制的一个重要因素,与承载力相比,沉降的计算更为复杂。
在过去漫长的时间内,从事岩土工程的研究者和工程师们,为了精确计算和预测桩基的沉降,曾进行过大量的研究,提出过一系列的计算桩基沉降的方法,但由于地下桩基础的复杂性和地基土的非均匀性,桩基础沉降的计算理论还有待成熟。
1.单桩沉降计算方法单桩的沉降与桩的长度、桩周及桩底土的性质、荷载大小及持续时间等因素有关。
计算单桩单桩的沉降则应采用长期施加的荷载。
1.1剪切变形传递法Cooke(1974)提出了摩擦桩荷载传递的物理模型,该模型为了简化计算,作了一系列假定并认为:当荷载较小时,桩的沉降较小,桩土之间不产生相对位移,上下土层之间无相互作用,桩的沉降由剪切变形的积累而产生的,剪应力从桩侧表面沿径向向四周扩散到周围土体中;摩擦桩一般在工作荷载作用时,桩端承担的荷载比例较小,沉降主要是由桩侧传递的荷载所引起,在单桩周围形成漏斗状位移分布。
宰金铭(1993,1996)将剪切变形传递法推广到塑性阶段,从而得到桩周土非线性位移场解析表达式。
在该基础上,与层状介质的有限层法和结构的有限元法联合应用,给出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。
1.2荷载传递分析法荷载传递分析法亦称传递函数法,由Seed及Reese于1957年提出,它是目前应用最为广泛的简化方法,这种方法是从规定的荷载变形传递方式来计算桩对荷载的反应。
其基本思想是:将桩划分为一系列等长的桩段(弹性单元),每一桩段与土体之间的联系用非线性弹簧来联系,桩端处土体也用非线性弹簧与桩端联系,以模拟桩-土之间的荷载传递关系。
Guo(2001)提出了一种弹脆塑性模型,以考虑桩周土体的软化性状,这也是三折线模型中的一种。
将桩与土之间的接触简化为弹簧连接,易推得()s z E A U dzs d P P ,22τ= 式中的 ),(s z τ即桩侧阻力的传递函数,只要该函数能够确定,解上述方程即可得到桩的位移。
1.3弹性理论法弹性理论法于20世纪60年代被提出,它将土体视为弹性半无限体,依靠Mindlin 解,建立桩、土之间的变形协调方程,最终求得桩的轴力、侧阻、端阻及沉降等。
以弹性理论法为根据发展出一些计算单桩沉降的方法,这些解法虽略有不同,但一般都基于桩的位移与临近土位移的协调条件,为此,借助于轴向荷载下桩身的压缩求得桩的位移,又应用荷载作用于半无限体内某一点所产生的Mindlin位移解求得桩周土体的位移。
由于弹性理论假定桩土界面普遍满足弹性即界面不发生滑移这一条件,沿界面诸相邻点的桩位移应与土位移相等,桩侧完全粗糙,桩侧阻力沿每个单元周围的分布是均匀的;忽略桩、土之间在法向的变形协调。
由此依靠即可求得桩身摩阻力和桩端阻力的分布,并进而求得桩的位移分布。
吕凡任(2004)提出了考虑桩土相对位移的“广义弹性理论法”从而可以考虑桩周土的塑性,并将其应用于斜桩分析。
2.群桩沉降计算方法桩基础的应用大都是以群桩的形式出现,群桩效应在群桩沉降问题中表现的非常明显。
端承桩通常不需要考虑群桩效应,故可将单桩的沉降作为整个桩基础的沉降,但对于摩擦桩来说,计算桩基沉降时,应考虑桩与桩之间的相互影响、承台的影响等因素。
2.1整体分析法整体分析法,目前应用较广泛和成熟的整体分析方法主要包括有限元法、边界元法和弹性理论法。
有限单元法是适应计算机应用而发展起来的一比较新颖和有效地数值计算方法,随着计算机的发展,有限元越来越广泛。
常用的桩基有限元分析软件有ABAQUS ,ANSYS ,MARC,和ADINA等其它的还有Plaxis和FLAC/FLAC3D等等。
研究表明,有限单元法的计算结果与现场观测结果非常相似。
由于受计算参数较多,三维计算要求内存大,计算时间长,其使用范围受到影响。
不过,作为探索和校核实用简化方法的工具,有限单元法仍有着重要的实际意义。
从长远地来看,它仍然是计算群桩沉降的一种趋势和正确方向。
由于桩土作用的复杂性和单桩沉降理论仍在进一步完善中,为了方便和辅助桩基设计,产生了一些简化方法,如神经网络法,大直径桩、嵌岩桩沉降计算法等。
这些方法现在尚处于讨论验证阶段,其精确性受到较大限制。
因此,这些方法存在较大局限性。
边界元法也叫积分方程法,是把区域问题转化为边界问题求解的一种方法,即将筏板地基中的桩进行离散化分析。
单纯的边界元法假设桩土界面位移协调,没有考虑桩土界面土的屈服滑移,与实际工程有一定差距。
Sinha (1996)提出了一种完整的边界元法,把桩离散用边界元法分析,用薄板有限元法分析筏板,土被假定为均质弹性体,引入了土的滑移现象,以分析土体的膨胀或固结效应。
有限条分法首先用于分析上部结构,并取得成功。
Cheung(1976)首先提出将有限条分法用于单桩分析,以分析层状地基中的单桩的特性。
用弹性理论法算群桩的沉降与计算单桩沉降的方法完全相似,其土的位移方程可写为}{[]}{τ21S S SI I E d s +=' 与单桩[]S I 不同的是,[]S S I I 21+既有因本桩所引起的桩轴土体位移,又包含另一根桩所引起的桩周土体位移。
群桩要考虑土桩与桩之间的相互影响,定义相互作用系数 桩在自身荷载下的沉降邻近桩引起的附加沉降=α 采用弹性理论法和有限元法分析群桩时,发现群桩将大部分荷载传到了地基的深部,水平方向扩散的应力很小,桩端附加应力受桩数、桩长径比、桩的距径比和吃力层刚度的影响较大,而受承台长度比和桩土相对刚度比影响较小。
2.2等代墩基法 (实体深基础法)等代墩基法是现在工程界应用最广泛的一种计算群桩沉降的方法,该计算模式是将承台下的桩基础及桩间土看作一个实体基础,并忽略其变形;在此等代墩基范围内,桩间土不产生压缩如同实体墩基一样工作,然后按照浅基础的沉降计算方法来计算群桩的沉降。
等代墩基法适用于桩距不大于6倍桩径的群桩。
该方法计算简单,但由于高估了墩基底面的压力,导致了压缩层深度增加。
由于计算时考虑的前提条件不同,研究者提出和使用着计算的不同模式,其主要差别在于选用的假想实体基础底面的位置不同,以及对地基土中附加应力的考虑和计算不同根据桩距地基土的性质不同,桩间土实际上是会产生不同程度的压缩变形,另一方面假想的实体基础外围存在着侧面剪应力的扩散作用,为了消除这些差别对群桩沉降计算的影响,人们采取了一些措施,集中表现在所采用的模式上。
这些措施是:1.变动假想实体基础底面的位置,以考虑桩间土存在压缩变形的可能,这是Peck和Terzaghi等人建议的模式Peck等建议将假想实体基础底面置于桩端平面以上高度处,取为桩长的1/3处(桩位于均匀并土中时)或进入持力层深度的1/3(桩穿过软弱土层并进入坚硬土层时〕这种建议涉及的影响因素过于单一,因为假想基底位置上升的因素很多,采用此法不能全面反映这些情况。
2.考虑墩基侧向摩阻力的扩散作用,从群桩桩顶外围按扩散角向下扩散增大假想实体基础底面积,以考虑桩群外围总剪应力对4/沉降分析的影响,这是Tomlinson等人的模式。
3.为了改善地基土附加应力估计的精度,近年来国内外根据半无限弹性体内集中力的Mindlin公式发展了一些估计桩基荷载作用下地基土附加应力的方法,还有一种将Mindlin解与Boussinesq解对比来估计等代墩基的等效基底附加应力。
由于群桩沉降涉及的因素很多,至今还没有一种既能反映土的非线性、、固结和流变性质,又能在漫长的沉降过程中反映出桩与土的界面上相互作用力不断变化性状的计算模式。
3.计算方法评述剪切变形法对深长桩的沉降计算较准确。
但由于该方法忽略了竖向应力、径向位移对剪应力的影响、土参数随深度的变化及桩端沉降因素等诸多因素,会得到不合理的沉降,因而在桩基设计的实践中应用较少。
荷载传递法较弹性理论法,其计算要简单些。
由于工程中的土大多数是分层的,应力土体的参数都随深度变化,因此荷载传递法沿深度将桩身分段的方法能准确反映桩承载特性。
但是缺点是任意点桩的位移只与该点的摩阻力有关,忽略了其它方向的力及其它点的影响,没有考虑土体连续性,不能用于群桩的计算。
弹性理论法已经比较成熟,考虑土的连续性,可用于群桩分析,计算结果较准确。
但其缺陷在于把地基看作均匀的、各向同性的理想弹性体,桩土之间无切向相对位移,忽略了实际中存在的应力及时间效应,需要进一步改进和完善。
整体分析法优点在于:有限单元可方便地反映岩土材料的复杂结构关系;有限元法对复杂的边界条件的反映比其他数值方法有较大的优势;开发了不同类型的单元,可以适合不同情况的模拟(如板壳单元模拟板壳的作用、界面单元模拟各种界面的特性);可以考虑各种复杂因素对桩基础沉降的影响。
不足之处是实际计算中要考虑桩对土的影响范围,需要对土体划分大量的单元。
此外,为了保证精度,必须将单元划小,使得单元数目急剧增加。
这些都增加了计算时间。
边界元法能够较准确计算群桩的沉降,边界元法可方便地反映岩土材料的复杂结构关系,单纯的边界元法假设桩土界面位移协调,没有考虑桩土界面土的屈服滑移,与实际工程有一定差距。
等代墩基法是一个科学、实用的计算方法,能反映群桩基础的各因素对沉降的影响,如桩的距径比、长径比、桩数等。
其存在的问题是对于长桩,特别是桩侧土较好的长桩基础,计算沉降量与实测值误差较大,统计结果发现,实测值往往比计算值小很多。
造成这种现象的原因是高估墩基地面的应力,这样造成了压缩层深度的增加,虽然用沉降修正系数或等效作用系数进行修正,但是计算值仍保守,较实测值大。
4.结语本文对目前国内外桩基础的沉降计算理论进行了分析,包括单桩和群桩的沉降分析,并对它们的优缺点和适用范围进行了论述,在实际应用中,应用何种方法要视当时的地质条件等因素而定。
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