井塔—樁筏基礎(chǔ)—地基—井壁的共同作用機(jī)理研究.pdf

1、礦山井塔結(jié)構(gòu)體系是由上部結(jié)構(gòu)(井塔)、樁筏基礎(chǔ)、地基和井壁四部分組成的統(tǒng)一體，四者共同承受外荷載，并相互影響。但工程中常規(guī)的設(shè)計(jì)方法普遍將上部結(jié)構(gòu)(井塔)、樁筏基礎(chǔ)和地基隔離開(kāi)來(lái)分別考慮，且不考慮樁筏基礎(chǔ)與井壁的共同承載特性，這種設(shè)計(jì)方法忽略了共同承載，忽略了上部結(jié)構(gòu)、樁筏基礎(chǔ)、井壁各部分的實(shí)際內(nèi)力與實(shí)際情況有差別，結(jié)果造成設(shè)計(jì)偏于不安全或偏于浪費(fèi)，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。據(jù)此有必要將上部結(jié)構(gòu)(井塔)、樁筏基礎(chǔ)、地基和井壁四者作為一個(gè)整體進(jìn)行

2、研究，分析四者發(fā)生共同承載時(shí)各部分之間受力的特點(diǎn)，以優(yōu)化井塔、樁筏基礎(chǔ)、井壁的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)的筏板厚度、樁的直徑和長(zhǎng)度、井壁的厚度既能滿足工程安全可靠的要求，又能達(dá)到節(jié)省材料的目的。 本文將上部結(jié)構(gòu)(井塔)、樁筏基礎(chǔ)、地基、井壁四者看成一個(gè)共同承載的完整系統(tǒng)，用共同作用分析方法對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析。采用子結(jié)構(gòu)分析方法，對(duì)上部結(jié)構(gòu)、筏基、樁和地基所組成的體系進(jìn)行分析，先將整個(gè)結(jié)構(gòu)分割成若干個(gè)子結(jié)構(gòu)，然后按照規(guī)定的順序進(jìn)行各個(gè)子結(jié)構(gòu)剛度和

3、荷載的凝聚，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)上部結(jié)構(gòu)的剛度和荷載向樁筏基礎(chǔ)的筏板的凝聚，最后把樁和地基作為樁-土體系的整體來(lái)分析，建立樁土支承體系的支承剛度矩陣，進(jìn)而求出上部結(jié)構(gòu)(井塔)、樁筏基礎(chǔ)、地基共同作用的基本方程。通過(guò)將上部結(jié)構(gòu)剛度和上部結(jié)構(gòu)荷載凝聚疊加到樁筏基礎(chǔ)的筏板上，同時(shí)假設(shè)井塔樁筏基礎(chǔ)對(duì)井壁的某一影響深度，對(duì)井壁-樁-土支承體系相互影響和基礎(chǔ)筏板的分析，就可得到上部結(jié)構(gòu)-井壁-樁筏系統(tǒng)共同作用的位移方程。地基采用Dmcker-Prage模型

4、，樁土界面采用面-面接觸單元處理，樁筏基礎(chǔ)筏板采用厚板理論分析，通過(guò)建立結(jié)構(gòu)模型，用數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)豎向荷載作用下的井塔、樁筏基礎(chǔ)、地基和井壁組成的體系進(jìn)行了三維有限元分析。 分析結(jié)果表明樁筏基礎(chǔ)筏板頂部的豎向最大位移值與實(shí)測(cè)值相符合；樁筏基礎(chǔ)在“回”字型筏板的四個(gè)內(nèi)角處和樁基與筏板連接處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，這是由于截面的變化所致；井壁上的拉、壓應(yīng)力最大值出現(xiàn)在井壁底部，側(cè)壁應(yīng)力從下到上逐漸減小。用數(shù)值模擬分析考慮四者共同承載的樁