有侧限地基与筏板基础相互作用及筏板基础设计研究

发布时间：2020-10-09 15:22

　　天然地基自身的承载力较小,使得天然地基上的筏板基础弯矩及沉降增大。在进行天然地基上筏板基础设计时,综合考虑基础的承载力及安全性要求发现在天然地基上设计的筏板基础厚度较大、钢筋用量较多,并且施工较为复杂。为解决天然地基承载力小,导致筏板基础沉降过大及相关设计问题,已尝试采用有侧限地基进行处理,并取得良好的经济效益。有侧限地基不仅解决了天然地基中存在的承载力不足和沉降过大问题,还减少了地基处理过程中的经济损耗。筏板基础在有侧限地基上受到的支撑形式与在天然地基支撑形式不同,有侧限地基的多点支撑形式大大减小地基上部筏板基础沉降,同时也减小筏板弯矩。在有侧限地基上进行筏板基础设计时,不仅需对两者间的相互作用进行研究,还需确定出设计筏板基础的相关参数。筏板基础的配筋、厚度、强度以及有侧限体长度等因素都会对有侧限地基上筏板基础设计产生影响。本文对有侧限地基与筏板基础间的相互作用进行分析,并对筏板基础设计中筏板厚度、强度的参数取值深入研究。本文首先对有侧限地基和筏板基础的相互作用进行室内单元试验和分析,在此基础上分别进行了单元数值模拟和整体数值模拟,随后通过工程实例验证相互作用特性及规律。通过上述三大部分研究取得如下主要成果:(1)通过室内单元静载荷试验,得出有侧限体单元上筏板厚度、强度变化时,筏板和有侧限体的应变变化规律。根据室内单元静载荷试验得出有侧限地基上筏板应变分布图,并得出筏板基础呈“十”字型的破坏形态。(2)根据室内单元试验进行了单元数值模拟,通过对单元模型中筏板厚度、强度变化规律进行对比分析,得出两者结论的一致性。单元数值模拟验证了室内试验结论的正确性。(3)根据实际工程进行整体数值模拟,分析上部逐层施工对筏板基础和有侧限地基的应力、沉降影响。对比分析了筏板基础在有侧限地基与天然地基上的沉降。同时,分析出上部逐层施工对有侧限体应力、沉降影响。对本文所研究的矩形有侧限地基中不同位置处有侧限单元应力大小进行了分析研究。(4)在整体模拟中,分析不同筏板厚度对筏板和有侧限体的沉降及应力影响,得出在有侧限地基上经济合理的筏板厚度范围值。(5)在整体模拟中,分析不同筏板强度对筏板和有侧限体的沉降及应力影响,选出在有侧限地基上筏板基础适用的筏板强度值。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU470
【部分图文】：

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2.1.1 有侧限地基组成为全面揭示有侧限地基中有侧限体与土体间受力特性，将有侧限地基分解为单元体系进行研究，并发现内在力学规律。将有侧限地基视为由地基土和有侧限体两部分组成，地基土[39]是由颗粒和孔隙两个子系统构成。本节将有侧限地基分成有侧限体、颗粒、孔隙等子系统进行研究，揭示有侧限地基内部力学规律。为对有侧限地基进行完整说明，需对其组成部分进行如下阐述：（1）有侧限体单元有侧限体单元是四周在同一平面上具有一定强度和变形量并由相对均匀墙体组成的顶和底均处于开放状态的一种结构，见图 2-1 和图 2-2。有侧限体主要由胶结材料单独或与土体拌和组成，根据建筑物具体要求选择胶结材料，不同胶结材料间的力学性能差别较大，本文采用搅拌水泥土形成有侧限体。

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有侧限地基与筏板基础相互作用及筏板基础设计研究有侧限体是由相同材质的、多个有侧限体单元在同一平面上，组合而成的一个整体。本文有侧限体由表层土和水泥根据一定掺灰量拌和而成，水泥土搅拌形成纵横向并且垂直交叉的地下连续墙，见图 2-3 和图 2-4，称其为有侧限体。实际工程中可采用 TRD 工法[40]进行施工。（3）有侧限地基有侧限地基由有侧限体和水平、垂直范围内地基土构成。对于不同功能、材料的有侧限体和地基土构成的地基统称有侧限地基。地基土被有侧限体分割成相等或不等面积的土柱。土柱和有侧限体的顶部作为建筑物的基础，基础底部与地基相连接的位置，根据建筑物的沉降速率选择透水结构层或不透水结构层。有侧限体端部根据地基沉降的速率选择不透水或相对较硬的地层作为持力层。

【参考文献】