既有建筑带朵掏土孔纠倾理论及应用研究

发布时间：2020-07-15 01:58

【摘要】：建筑纠倾工程中掏土法是最常用的方法,传统掏土法以圆形孔居多。但传统掏土孔纠倾可能实现不了预期的纠倾效果,特别是当地基土体经过荷载长期作用后土体力学性能和地基土体应力分布变的复杂。当采用小直径掏土孔纠倾时,不容易塌孔和掏土。当增大掏土孔直径时,又很容易过倾。较难实现可控、快速和精准纠倾。为解决上述难题,文中提出一种新型带朵掏土纠倾方法。这种带朵掏土孔的特点是半径为R的大圆掏土孔断面带有一对称半径为r的小圆朵型凸出,可以改变大圆半径R和小圆半径r比值控制土体中产生应力集中。当新型带朵掏土孔孔径较小或掏土孔数量较少时,也可以较顺利实现掏土。文中主要包括以下研究内容和新成果:(1)提出一种带朵掏土孔的纠倾方法,并且设计出一种相适配的带朵掏土孔的成孔装置,实用新型专利《一种带朵纠倾掏土孔的成孔装置》已受理。该成孔装置形成的带朵掏土孔的特点在于半径为R的大圆掏土孔断面带有一对称半径为r的小圆朵型凸出,可以改变大圆半径R和小圆半径r比值控制土体中产生应力集中。能够有效解决文中工程实例当使用小直径孔径掏土时掏土孔无法顺利塌孔的难题,实现建筑可控、快速和精准纠倾;(2)针对这种新型带朵掏土孔,利用弹性力学边界条件等效和圣维南原理等推导出水平向带朵掏土孔孔壁A点附近的应力集中系数近似计算公式。数值计算方法验证了当大圆半径R和小圆半径r比值R/r在1~6范围之内取值时,近似公式计算所得孔壁A点应力集中系数和实际情况误差较小,并且随着R/r比值的增大,孔壁A点应力集中系数逐渐增大。在国内核心期刊《力学与实践》上发表《带朵纠倾掏土孔孔壁应力分析及工程应用》论文;(3)根据文中工程实例推导出竖向带朵掏土孔孔壁A点附近的应力集中系数计算公式,该应力集中系数主要和A点土体自重应力?_c _z、附加应力?_z和侧向土压力系数k_0有关。利用数值计算方法分析新型竖向带朵掏土孔孔距D和掏土孔孔径d的关系,计算了不同孔距情况下两相邻竖向带朵掏土孔中间土体的应力集中程度和应力值大小。得出结论当D(27)12d时两相邻竖向带朵掏土孔孔中间土体较容易产生塑性区,为该工程纠倾设计提供依据。根据荷载-位移(p-s)曲线确定出基底标高以下带朵掏土孔孔深和土体荷载之间的关系式,为纠倾工程确定相邻带朵孔孔距等提供依据;(4)根据文中工程实例,利用数值计算方法分析单排竖向带朵掏土孔和双排竖向带朵掏土孔在相同基底荷载作用下基底土体产生位移的特点。确定出双排竖向带朵掏土孔纠倾方案中,第二排竖向带朵掏土孔对提高基底土体变形量有较大作用。经过对比分析三角形布置方案在引起更多沉降量方面优于方形布置方案。工程实例表明,这种纠倾方法应用效果较好。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU753.8
【图文】：

有利于实现建筑可控纠倾；3）竖向带朵纠倾掏土孔的成孔装置根据常用钻孔装置不同规格，用不同孔径的带朵成孔装置，便于标准化施工，重复回收利用装置；4）针对场地受限制的情况下，使用带朵纠倾掏土孔的成孔装置可基础周围形成竖向带朵掏土孔，不仅可以同时在基础一侧钻成若干对部分圆形掏土孔进行带朵成孔扰动基底土体，还可以边观测边施突沉、过沉。基础沉降量控制土法根据在掏土部位相对于建筑基础的位置关系分为浅层掏土法两种，基底成孔掏土、基底冲水掏土和地基抽砖属于浅层掏土法。型带朵掏土纠倾方法为建筑纠倾开拓新思路。在分析这种新纠倾必要针对传统的基底掏土迫降纠倾方法原理进行适当阐述。

武汉理工大学硕士学位论文如图 2-1（a），由于某种原因既有建筑物 A 点处地基土体承载力发生变化部荷载作用下基底 A 点处土体发生沉降变形，O 点基础未发生沉降变形致（构）筑物倾斜。利用迫降纠倾方法纠倾时，主要是在建筑物沉降相对较小 点处运用一定方法，使得 O 点土体产生压缩变形，从而纠正倾斜建筑物，后效果如图 2-1（b）。这种纠倾方法能够较为有效的实现倾斜建筑物的回倾低其倾斜率，在一定程度上可以顺利实现纠倾。运用这种纠倾方法纠倾的关在于如何正确合理控制建筑物回倾所需要的沉降量。基底浅层掏土纠倾法的掏土范围、沟槽位置、沟槽宽度、沟槽深度应根据建筑物迫降量、地基土性质和基础类型综合决定，如图 2-2。

图 2-3 基底掏土迫降纠倾法基底沉降示意图土迫降纠倾法的局限性之一在于运用这种方法在纠倾过地基压力作用下，并不能在短期内完全闭合，而会形成掏斜扁椭圆柱体形，这就严重影响了设计人员对建筑物恢复所设计的计算沉降量的准确判断，为纠倾工程带来不便。方法纠倾结束后，地基土体的压缩变形应该如图 2-4 所示

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本文编号：2755801