基礎(chǔ)托換在磚石古建筑保護中的應(yīng)用研究.pdf

1、磚石結(jié)構(gòu)古建筑一般不專門設(shè)置整體性好的基礎(chǔ),而是直接坐落在夯土地基上,故磚石結(jié)構(gòu)古建筑普遍存在不均勻沉降的病害。而解決該病害的有效方法之一是采用基礎(chǔ)托換技術(shù)。
　　本文以古建筑整體頂升保護工程為背景,對整體頂升工程中涉及的一些關(guān)鍵問題進行了研究,主要的研究工作如下:
　　(1)在基礎(chǔ)托換工程中采用了頂管托換方法,對頂管施工對上部墻體沉降影響進行了分析。將上部墻體考慮為深梁模型,在Burland研究的基礎(chǔ)上,考慮了彈性模量與剪

2、切模量比值的變化與中性軸位置的變化,推導(dǎo)出了將沉降比和應(yīng)變結(jié)合起來的安全沉降公式,可用來分析不同結(jié)構(gòu)形式墻體的允許安全沉降。采用有限元方法對砌體墻在給定沉降下墻體應(yīng)變的變化情況進行了模擬,將砌體墻進行勻質(zhì)化,采用等效體積單元來模擬砌體的連續(xù)性和各向異性特點,分析了墻體厚度、墻體開洞率和上部荷載對墻體應(yīng)變的影響。
　　(2)在基礎(chǔ)托換工程中采用了開口鋼管樁,將沉樁過程分為土塞閉合前后兩個階段,考慮了土體靈敏度和土塞的影響,結(jié)合工程實

3、測數(shù)據(jù),對小直徑開口鋼管樁的沉樁阻力進行了分析,提出了相應(yīng)的沉樁阻力計算公式,得到不同土層的擬合系數(shù)。分析了時間效應(yīng)對樁基承載力的影響。結(jié)合現(xiàn)有資料,對現(xiàn)有考慮時間效應(yīng)的承載力公式進行了改進,提出了考慮樁基長徑比和樁土界面摩擦角變化的考慮時間效應(yīng)的承載力計算公式。所得公式滿足工程精度要求,簡單易用,可用于預(yù)估鋼管樁考慮時間效應(yīng)的承載力。
　　(3)對樁基的穩(wěn)定性進行了分析。
　　考慮了樁側(cè)土抗力的影響,基于能量法,對樁的計算

4、長度進行了分析,得到了均勻地基和層狀地基中樁身計算長度公式。采用有限元方法分析了墊塊對樁穩(wěn)定性的影響。將樁身與墊塊、墊塊與墊塊之間的作用采用接觸單元模擬,分析了樁的線性和非線性屈曲荷載。考慮了墊塊的錯動,分析了不同計算長度時徑向位移和屈曲荷載的變化。結(jié)果指出,不考慮上部墊塊時樁的臨界屈曲荷載大于考慮墊塊影響時樁的臨界屈曲荷載;當(dāng)樁長較小時,上部墊塊對樁的屈曲穩(wěn)定的影響可以忽略,當(dāng)長度較大時,上部墊塊對靜壓樁的屈曲穩(wěn)定的影響有隨樁長增加而

5、減小的趨勢。
　　(4)對不排水情況下砂土的液化特性進行了研究,分析了單調(diào)荷載作用下砂土的強度值,在彈性地基中樁基沉降解析解的基礎(chǔ)上提出了考慮樁側(cè)土體液化造成的樁土部分滑移的的部分液化模型。在液化深度以上,分析時應(yīng)考慮樁側(cè)土體液化而導(dǎo)致的強度降低;在液化深度以下,分析時可仍按彈性方法考慮。得到了液化部分土體深度計算公式,在此基礎(chǔ)上分析了液化深度對樁基穩(wěn)定性的影響。
　　本文的創(chuàng)新點如下:
　　1.分析了頂管托換對上部墻

6、體的影響,將上部墻體考慮為深梁模型,考慮了彈性模量與剪切模量比值的變化與中性軸位置的變化,推導(dǎo)出了將沉降比和應(yīng)變結(jié)合起來的允許沉降公式,可用來分析不同結(jié)構(gòu)形式墻體的允許安全沉降。
　　2.分析了沉樁阻力的影響因素,將沉樁過程分為土塞閉合前后兩個階段,考慮了土體靈敏度和土塞的影響,結(jié)合工程實測數(shù)據(jù),對小直徑開口鋼管樁的沉樁阻力進行了分析,提出了相應(yīng)的沉樁阻力計算公式,得到不同土層的擬合系數(shù)。并對現(xiàn)有考慮時間效應(yīng)的承載力公式進行了改進