地下加层工程中桩基托换设计施工工艺及若干关键问题研究

摘要

随着城市的持续发展,城市地下空间也在不断得到开发和利用,对既有建筑物进行地下加层,是扩大其使用面积和增加其使用功能的一种有效手段。与建筑物上部加层改造相比,地下加层工程难度更大,因此目前相应的工程实践还不多见。在地下加层工程中需要涉及结构托换、基础托换、结构加固、基坑支护等多种结构技术和岩土技术,其中基础托换技术即是实现此工程目标最根本的一项技术。本文结合淮安某高层商住楼改造工程,对基础托换在地下加层工程中的应用进行了研究。主要研究内容如下： 1.针对背景工程的具体特点,进行了改造方案研究,分析了工程中可能遇到的难点和技术问题,提出了主动托换和被动托换两种不同的基础托换方案。另外,对于其他工程问题,如降水排水、基坑开挖、地下室钢管柱的设计和施工等,也提出了解决方案。 2.针对两个不同的托换方案,对地下室柱同上部结构、地下室楼层梁板以及新基础之间的连接形式进行了设计和研究。 3.对基坑开挖对桩基刚度的影响进行了理论研究：分析了桩基托换的原理,区分了主动托换和被动托换受力一变形机理的差异。 4.对上部结构进行了计算,得到了上部结构的竖向刚度。应用有限差分软件FLAC3D对两个方案在各个工况下的沉降作了计算,并分析了不同的设计参数对计算结果的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景

1.2基础托换技术简介

1.2.1定义

1.2.2分类

1.3基础托换技术在国内外的发展和研究现状

1.4桩基托换应用于地下加层工程中存在的问题

1.5本文所做工作

1.6本章小结

参考文献

第二章桩基托换应用于地下加层中的理论分析

2.1引言

2.2桩基托换工程中的桩基刚度

2.2.1桩基刚度的概念

2.2.2桩基刚度的影响因素

2.3基坑开挖对桩基刚度影响的机理研究

2.4实用计算方法

2.4.1单桩沉降计算方法

2.4.2基坑回弹量计算方法

2.5主动托换的原理

2.5.1主动托换中的沉降分析

2.5.2主动托换计算模型分析

2.6被动托换的原理

2.6.1被动托换中的沉降分析

2.6.2被动托换的计算模型分析

2.7本章小结

参考文献

第三章工程概况及被动托换方案研究

3.1背景工程简介

3.1.1工程概况

3.1.2地质条件

3.2工程技术难点与技术可行性分析

3.2.1主要存在的问题和难点

3.2.2需要解决的主要技术问题

3.3托换前的准备工作

3.3.1被托换建筑物现状调查

3.3.2施工前卸载

3.3.3基坑支护方案

3.3.4降排水与止水方案

3.3.5托换桩型的选择

3.4被动托换方案研究

3.4.1被动托换方案中的荷载传递方式

3.4.2托换桩桩径选择及平面布置

3.4.3托换结构设计

3.4.4被动托换施工工艺

3.4.5植筋技术的应用

3.4.6筏板与托换桩的节点连接

3.5施工监测

3.6本章小结

参考文献

第四章主动托换方案研究

4.1桩基承载力验算

4.1.1原桩基础承载力验算

4.1.2托换桩承载力计算及平面布置

4.2主动托换施工工艺

4.3地下室钢管混凝土柱的设计和施工

4.3.1作用荷载

4.3.2截面选择

4.3.3确定等效计算长度

4.3.4挠曲的影响

4.3.5长细比的影响

4.3.6钢管的制作和接长

4.3.7核心混凝土的灌注

4.4钢管混凝土柱与原上部结构柱及顶板梁板的连接节点

4.4.1永久状态下节点的处理

4.4.2外包钢加固的设计构造和施工要点

4.4.3节点处的承载力计算

4.5钢管混凝土柱与地下室楼盖梁板的连接节点

4.5.1钢管混凝土刚接节点的介绍

4.5.2钢管混凝土柱与地下室楼盖梁板的连接节点

4.6柱脚处节点连接

4.6.1柱脚节点设计

4.6.2承台的局部承压验算

4.6.3剪摩擦理论和原桩与新承台之间的抗剪强度

4.6.4计算示例

4.7本章小结

参考文献

第五章上部结构柱脚沉降的数值分析

5.1引言

5.2有限差分理论和拉格朗日分析

5.3数值模拟软件FLAC3D介绍

5.4材料本构模型

5.5参数选择

5.6被动托换模型建立

5.6.1模型概况

5.6.2荷载取值及边界条件

5.6.3计算工况

5.6.4柱脚沉降的变化

5.6.5托换梁刚度对柱脚沉降的影响

5.6.6托换桩桩径对柱脚沉降的影响

5.7主动托换模型建立

5.7.1建模策略

5.7.2上部结构刚度的计算

5.7.3模型概况

5.7.4荷载取值及边界条件

5.7.5计算工况

5.7.6柱脚沉降的变化

5.8本章小结

参考文献

第六章结论与展望

6.1本文主要结论

6.2有待于进一步研究的问题

致谢