复合地基技术在储油罐地基处理上的应用.pdf

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1、万方数据崔莹，等：复合地基技术在储油罐地基处理上的应用·85·复合地基技术在储油罐地基处理上的应用崔莹1，田晓艳1，李源2(1．西安石油大学机械3-程学院，西安710065；2．中国建筑西北设计研究院有限公司，西安710003)摘要：以西安一储油罐工程为背景，利用ANSYS有限元软件，采用Drucker—Prager屈服准则，建立复合地基模型，模拟在储油罐工作荷载作用下复合地基的工作状态，以考察复合地基的工程特性。同时进一步考虑桩长、桩径变化对复合地基性能的影响，为工程设计和施工提供参考。关键词：储油罐；复合地基；有限元模型；ANSYS程序中图分类号：TU472文献标

2、志码：A文章编号：1003—8825(2010)01—0085—02O引言储油罐基础不同于其他建筑物基础。储油罐自身柔性特点决定其对地基承载力和变形的要求有如下主要特征：①对地基的均匀沉降要求较低。文献[1]显示某储油罐地基均匀沉降达2m时仍能正常使用；②对地基的不均匀沉降要求较高。这主要是因为若地基发生不均匀沉降的数值超出容许值，则会造成储油罐结构倾斜过大，从而造成储油罐破坏甚至完全报废。本文尝试在储油罐地基处理方面引入在建筑工程中应用效果较好且投资较低的复合地基处理技术口。。复合地基的优点在于充分考虑了增强体和土体两部分的承载能力，减小了地基变形，使地基的承载能力

3、得到提高川。1工程实例西安市长安区一加油站储油罐罐坑地基处理项目，其钢质储油罐半径为l100mm，采用钢筋混凝土环墙式基础，环墙厚300mm，高l500mm。由于天然地基中的持力层承载力不满足要求，需进行地基处理，方案拟采用灰土桩复合地基进行加固。为了考察改变复合地基桩体参数对于其沉降的影响，应用ANSYS有限元工程软件建立储油罐基础以及复合地基模型，进行复合地基受荷后沉降情况的分析。结合地质资料和工程概况，采用灰土挤密桩复合地基，桩径400mm，桩长9．0m，桩顶铺设0．30m厚的碎石垫层，桩距为1．50m×1．50m，三角形布置。分析区域为：侧向边界取在距离桩体周

4、缘5倍桩径处，底部刚性边界取在桩体下第一层下卧层土体处，约为两倍桩长。基础及地基剖面示意如图1。建立的有限元模型如图2。收稿日期：2009—06一10基金项目：西安石油大学青年创新基金(7狮048)作者简介：崔莹(1979一)，男，陕西西安人。讲师，硕士，主要从事地基基础工程的教学与研究。E—mail：euiy·in9126@163．tom。卜趸I／8on环墙基础／＼昌碎石垫层’e1＼广，旦甘⋯甘槎图1储油罐基础及复合地基剖面图(单位：啪)图2有限元模型图2计算分析2．1加载原则加油站为在建工程，参考文献[1]工程所采用的半径1100mm的钢质储油罐的生产荷重为10．

5、5kN／m2，将此荷载施加于环墙基础以及环墙基础中所填充的碎石垫层上进行计算。考虑到由于有限元模型划分后所生成的单元数过多和计算机硬件配置的问题，因而在考虑保证计算合理的前提条件下，实际进行有限元计算时，选择1／4复合地基模型进行万方数据·86·路基工程SubgradeEngineering2010年第1期(总第148期)加载HJ。2．2结果分析(1)地基沉降。灰土桩复合地基沉降如图3。由图表明：处理后的地基总沉降值为113rtlln，罐周沉降值为9lmm，直径方向上两者之间差异沉降为22mm。小于文献[1]中规定的500mill。油罐底板拱度为0．01，介于D／90

6、～D／100之间。故采用预定地基处理方案中的各项参数后，复合地基沉降和变形指标满足储油罐生产时的要求。(2)桩长变化对地基沉降的影响。保持桩径400nlln不变，将灰土桩体的长度由9m减小至5m，复合地基的总沉降值为108．3mnl，注：左侧为地基土层厚度，右侧为沉降土范围．中间数字为沉降值(咖)。图3复合地基沉降云图罐周沉降值为92．1mm，直径方向上两者之间的差异沉降为16．2lnin，油罐底板拱度为7．36×10一，满足要求。保持桩径400mln不变，再将灰土桩体的长度由9m增加至15m，复合地基的总沉降值为160．8mm，罐周沉降值为160．1mm，均较5m桩

7、长时大。直径方向上两者之间的差异沉降为0．7mm，油罐底板拱度为3，18×10～，均较5m桩长时小，满足要求。(3)桩径变化对地基沉降的影响。保持桩长9m不变，将灰土桩体的直径由400mm扩大至600mm，复合地基总沉降值为96．5nlln，罐周沉降值为93．2mill，直径方向上两者之间的差异沉降为3．3mm，油罐底板拱度为1．5×10～，满足要求。保持桩长9m不变，再将灰土桩体的直径由400mill扩大至800nllTl，复合地基总沉降值为93．5nlnl，罐周沉降值为92．4mm，直径方向上两者之间的差异沉降约为1．1mln，油罐底板拱度为5×