厚承台空间桁架设计理论的分析与应用

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1、第一章绪论高层建筑更多的是采用桩梁、桩筏和桩箱基础，其中的连接结构梁、筏基和箱基应视为广义的承台结构，具有确定的刚度。前已叙及，桩筏基础的设计需要解决的问题甚多，由于条件的限制，本文不可能对诸多因素作全面的研究。比较起来，其中承台(筏板)的设计研究更具有必要性、迫切性、复杂性。桩柱承台是一个钢筋混凝土构件，它的设计应有如下三个环节。1)．承台尺寸的确定问题——由于承台的平厩尺寸由桩径和桩间距决定，该问题主要归结于承台厚度的确定问题。2)．承台的破坏模式以及相应的内力分布问题。3)．与承台传力模式相对应的承台

2、工程设计问题。上述问题中，承台的传力和破坏模式起着决定作用。这是因为：承台的破坏模式明确，在实际设计中就能合理地确定承台厚度，承台的尺寸也就确定，从而承台的设计就只剩下承载力验算和配筋问题。这样在整个桩柱承台的设计思路就层次分明，脉络清楚。所以承台的破坏模式应为承台设计体系的先导。再者，承台破坏模式的确定还与承台的内、外力分布密切相关，它的解决可以作为突破口，为其他两个环节的解决奠定基础。此外，更重要的是，对厚承台传力和破坏模式仍然存在争论，是一个亟待解决的问题。桩筏传力和破坏模式受到诸多因素的影响。本文只

3、对筏板的抗冲切承载力作一点探讨，重点进行桩一柱基础(群桩)的承台抗冲切承载力的研究。桩基承台的剪跨比都很小，承台属于厚板范畴，其抗冲切承载力计算就不能用现有的薄板抗冲切承载力的计算理论。本文通过有限元结构模拟分析和工程实测，运用空间桁架模型，弄清桩基承台传力和破坏的机理，以期建立一个合理的计算桩基承台承载力设计公式，更好地为实际工程服务。本文研究的内容如下：1．分析国内外关于板冲切承载力的计算理论和方法及确定筏厚的经验设计方法；2．研究柱下群桩厚承台的传力模式。通过有限元分析，建立点荷载下厚承台空间桁架设计

4、理论的力学模型；并对混凝土斜压杆极限承载力和混凝土节点区的强度进行理论研究，提出桩基承台抗冲切承载力的合理设计模式；3．对工程实测的筏基进行有限元分析，建立线荷载下厚筏基础的空间桁架设计理论的力学模型：并优化设计；4．通过实际工程实测，验证本文提出的桩基承台抗冲切承载力的计算模式，并为建立相应的计算理论和设计方法提供试验依据；5．对桩基承台中配置型钢桁架进行讨论。第一章绪论参考文献【1]．宰金璋、宰金珉．高层建筑基础分析与设计．中国建筑工业出版社(北京)．1993．10【2]．张耀廷．上海市地基基础设计规范

5、第六章第四节桩基承台设计条文初稿及编制说明初稿．华东建筑设计院．1987．1[3】．王笃礼．高层空间框剪结构与桩箱基础共同作用实用分析．同济大学硕士论文．1991．3[4]．Hooper，J．A．Observationsonthebehaviorofapiled-raftFoundationonLondonClay，Proc．ICE．1973，55(2)，PP855～877[5]．董建国、赵锡宏．高层建筑地基基础——共同作用理论与实践．同济大学出版社．1997．9．PP183～1934第二章厚承台设计理论的

6、研究§2．1板的冲切破坏理论2．1．1板的冲切破坏机理目前板的冲切破坏理论是建立在薄板基础上的。由于平板冲切破坏的复杂性，不同的研究者所采取的破坏机理也不尽相同，从而导致理论计算模式各有差异，因此各国学者至今仍在不断地探索板的冲切破坏机理．A．IIcepthebcknH在1962年提出了斜拉破坏机理，此机理假设锥体的斜拉面上的混凝土最大拉应力达到混凝土的抗拉强度时，即告破坏，据此提出相应的计算公式。但是，与纵向配筋有关的破坏椎体的倾角，采用经验公式计算之。M·W·Braestruplll在1976年利用W·

7、F·Chen提出的假定混凝土是刚塑性体的理论，修改了Molar--Colllomb破坏准则；假定冲切破坏时，破坏锥体自板中被冲脱而出，产生相对位移，再根据虚功原理，求得冲切强度上限解．这一方法后来又被蒋大骅教授口】改进和推广。Kinnunen1960年提出了一种力学模式，他认为破坏时形成的扇形板块由荷载下面四周受压的锥形壳体支承着，壳体径向与切向受压．假定其切向压应变达到～定极限值时，发生冲切破坏，该法在1990年又被C·E·Broms[41推广使用。1987年，S．D．B．Alexanderl51和S·H

8、·Simmondsl61又提出了～种桁架破坏机理，它是基于斜裂缝出现后，受拉钢筋成为拉杆，而斜向受压混凝土成为斜压杆的桁架模式，最后的冲切破坏是由于桁架的拉杆破坏或斜压杆的破坏而形成，这一理论在国外曾引起了人们的兴趣【7】，但斜压杆的倾角，拉杆所含钢筋的数量等参数对冲切破坏的影响，有待进一步研究．我国哈尔滨建工学院郭晓林，刘广义等【81曾进行过冲切破坏机理的专门研究．他们认为在载荷作用下，斜裂缝首先在板中部产生，