既有建筑物基础托换过程中地基沉降规律的研究

摘要

基础托换是既有建筑物地下空间开发的关键技术。在基础托换的施工过程中，必然引起地基的不均匀沉降，从而在上部结构中产生附加应力，影响结构安全。运用ANSYS有限元程序对板式基础托换法、桩基础托换法和桩梁式托换法施工过程中的地基不均匀沉降规律以及对上部结构的影响进行数值分析，并对板式基础托换法进行了沉降规律的模型试验研究。
　　 对板式基础托换法、摩擦型桩基础托换法开发地下空间的施工过程数值分析的结果表明：基础托换前，既有建筑物中间部分的地基沉降量大于周边的沉降量，呈“盆式”沉降的规律；基础托换后，沉降差进一步增大；土方开挖后，由于上层土方的“卸载”作用，中间部分的地基出现回弹，沉降差减小。基础托换施工过程的最不利工况是基础托换后土方开挖前。板式基础托换法的试验研究验证了数值分析的正确性。
　　 对端承桩桩梁式基础托换的数值分析表明：随着托换桩长度的减小和桩径的增大，托换桩的刚度增大，托换处沉降量和沉降差减小。随着托换梁跨度的减小和高度的增大，托换梁刚度增大，托换处沉降量和沉降差明显减小。托换梁宽度的变化对沉降量和沉降差影响不明显。托换处沉降的变化值取决于托换桩、托换梁和上部结构总的刚度，而不是单纯托换桩或梁的刚度。当上部结构层数不多时，提高托换桩或梁的刚度可起到明显地减少沉降的效果。
　　 运用子模型建模技术，分析了框架结构中柱脚不同沉降量引起上部结构产生附加内力的规律。随着中间柱脚沉降变形的增大，框架梁边柱支座处上部钢筋和中柱支座位置下部钢筋的应力明显增大，而且边柱支座处上部钢筋应力增加更快。柱脚沉降差使梁的转角达到1/250时，边柱支座上部钢筋应力超过屈服强度，造成构件的破坏。框架梁裂缝最初出现在边柱支座的上部和中间柱支座的下部。随着中间柱脚处沉降量的增加，边柱支座上部和中间柱支座下部的裂缝不断扩展和增大，而且中间跨梁跨中的下部也出现了裂缝。分析的结果可为同类工程提供分析方法和控制不均匀沉降的依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3研究的内容和方法

第2章板式基础托换法的沉降规律分析

2.1板式基础托换法的技术背景

2.2板式基础托换法的施工工艺

2.3板式基础托换法沉降变形的有限元分析

2.4板式基础托换法的试验研究

第3章桩基础托换法的沉降规律分析

3.1桩基础托换法的技术背景

3.2桩基托换开发既有建筑物地下空间的施工过程

3.3桩基础托换法沉降规律的数值分析

3.4本章小节

第4章基础托换对上部结构的影响

4.1研究现状

4.2 ANSYS有限元的分析过程

4.3本章小节

第5章结论与展望

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果