桩筏基础简化分析方法

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1、软弱地基中桩筏基础工作性状、分析设计方法及软件浙江大学岩土工程研究所陈云敏陈仁朋凌道盛目录一、研究背景二、现有分析方法和软件三、群桩地基中的应力四、桩地基中的变形和沉降计算五、地基压缩性指标的确定六、群桩基础的分析模型七、桩筏基础相对刚度八、软件开发九、典型工程应用十、结论一、研究背景软弱地基上桩筏基础需解决的问题：桩筏基础承受巨大竖向和水平向荷载高层建筑大底盘桩筏基础桩－厚筏基础变厚度桩筏基础群桩沉降计算地基土压缩性指标的确定To目录桩筏基础承受巨大竖向和水平向荷载高层建筑：单柱荷载大，风荷载、地震荷载工业建筑：上海外高桥电厂二期工程锅炉，单柱荷载1万吨，水平荷载2千吨上海

2、金山石化10万立方米油罐，直径82m，荷载268kPa。Return高层建筑大底盘桩筏基础主楼和裙楼建造在大底盘桩筏基础上，主楼和裙楼基础不设沉降缝，采用后浇带方式。需要控制主裙楼沉降差，了解主裙楼交界处局部应力、主裙楼的相互影响、筒体集中荷载下筏板的内力。Return桩－厚筏基础结构物荷载增加，变形要求严格，筏板厚度加大，超出了薄板理论适用条件：上海金茂大厦板厚4m上海宝钢1＃锅炉板厚9m上海外高桥电厂二期工程锅炉板厚4.75mReturn变厚度桩筏基础工业建筑中烟囱基础、锅炉基础、大型油罐基础等高层建筑中梁板式基础、主裙楼基础变厚度等需要了解厚度变化位置的局部应力及其对整个

3、桩筏基础的影响Return群桩沉降计算三类沉降计算方法：半经验的等代实体墩基法，桩筏基础的整体分析方法，经验的方法第一类方法计算简单，应用较多：桩基规范和上海地基基础规范等第二类方法计算复杂，应用较少：弹性理论法、边界元法、有限元法等第三类方法是基于地区的经验，在大量调查统计基础上提出的经验公式，受地区局限国家桩基规范法存在问题应力计算偏大压缩层厚度偏大压缩模量取值偏大To研究背景地基土压缩性指标的确定沉降计算及群桩分析关键一般要求按照压缩曲线确定，取值困难土层自重应力超过压缩试验范围无粘性土难以获得可靠的压缩曲线To目录二、现有的分析方法和软件弹性法基于各向同性弹性半空间的M

4、indlin解建研院的JCCAD，北京理正的桩基CAD沉降控制桩基设计理论适用于中低层建筑同济大学的启明星有限元有限层法等方法没有商业化软件建研院桩基CAD软件理论基础中厚板模型，梁板式筏板采用不同单元桩刚度确定：单桩静载荷试验P～S曲线弹性理论相互影响系数法使用情况：计算结果和实际情况相差较大，设计院应用较少理正桩基CAD软件薄板理论和梁理论相结合，板和梁采用不同单元桩的刚度确定：弹性理论法使用情况：角桩反力偏大，应用较少国外软件国外软件主要为通用的岩土工程和结构工程软件，比如SAP84、PLAXIS、FINAL等由于规范的不同，国外软件很难在国内打开市场To目录三、群桩地基

5、中的应力采用常规有限元法和复合单元法分析群桩地基应力采用弹性理论法分析群桩地基应力获得桩端荷载传递系数表达式建立桩端应力计算模型群桩应力计算模型桩端荷载传递系数群桩桩端附加应力随桩长地变化承台面积相同、桩数不同桩端附加应力持力层和桩侧土体模量比变化对桩端平面附加应力的影响桩土相对刚度对桩端平面以下附加应力不同承台长宽比下的桩端平面附加应力系数群桩应力分析结论复合单元法中引入分区积分技术，单元划分灵活，节点数和单元数较少，计算时间较短群桩将大部分应力传到了桩端平面，水平方向扩散的应力很小所提出的应力计算模型具有计算简便、准确、概念清晰的优点，避免了其它方法十分繁琐的缺点To目录

6、四、群桩地基的变形和沉降计算单桩变形规律群桩的变形规律群桩沉降计算方法单桩沉降规律单桩沉降组成比例群桩沉降规律群桩沉降组成群桩中单桩沉降Sj由桩身压缩Spj和桩端沉降Sbj组成，即Sj＝Sbj＋Spj桩身压缩通过静载荷试验或者单桩理论分析确定桩端沉降通过分层总和法计算群桩桩端沉降计算方法各种方法计算的群桩沉降比较工程号项目实测上海规范国家规范简易理论本文工程一最终沉降6.7cm16.9cm8.7cm7.7cm7.1cm压缩层厚度69.06m69.06m36.4m21m压缩层相对厚度1.9BR1.8Be1.9BR1.8Be1.0BR0.97Be0.6BR0.56Be工程二最终沉降

7、3.722.4cm5.8cm4.6cm4.8cm压缩层厚度46.8m46.8m21.5m10.8m压缩层相对厚度2.2BR1.94Be2.2BR1.94Be1.0BR0.89Be0.5BR0.43Be工程三最终沉降10.621.6cm14.2cm10.6cm压缩层厚度37.7m37.7m12.78m压缩层相对厚度2.7BR1.5Be2.7BR1.5Be0.9BR0.5Be国家桩基规范沉降计算存在的问题桩端应力偏大压缩层厚度偏大压缩模量偏大群桩中单桩P～S曲线群桩地基的变形和沉降计算方法分析结