增層開挖對既有建筑樁基承載性狀影響研究.pdf

1、既有建筑下增層開挖，不可避免地引起原樁基承載性狀的變化，由于實際工況限制，開挖后樁基承載性狀不易通過實測獲得，因而有必要采用理論分析和數(shù)值模擬開挖后樁基承載性狀。本文在建立單樁模型的基礎(chǔ)上，分析開挖條件下樁基的側(cè)阻力、端阻力、承載剛度，討論其隨開挖寬度、開挖深度、土體參數(shù)等變化規(guī)律，最后建立三維數(shù)值模型模擬開挖后樁基承載性狀。本文主要工作和成果如下:
　　(1)結(jié)合案例背景建立平面單樁模型，分別簡單地考慮及應(yīng)用Mindlin應(yīng)力解

2、計算開挖引起的樁周豎向有效應(yīng)力變化，給出樁側(cè)和樁端基巖表面豎向有效應(yīng)力計算式。
　　(2)推導(dǎo)了開挖條件下樁側(cè)單位面積極限阻力計算式，并分別用簡單公式法和Mindlin應(yīng)力解法給出了增層開挖前后樁側(cè)極限阻力的計算式，分析了樁側(cè)阻力損失比隨增層開挖寬度、開挖深度、土體內(nèi)摩擦角的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨增層開挖寬度、開挖深度增加，損失比增大;隨土體內(nèi)摩擦角增大，損失比減小。中心樁的損失比較相比邊角樁較大，隨開挖施工進(jìn)行損失比增大，沿樁身

3、自上往下各土層損失比逐漸減小，整個樁長范圍內(nèi)的損失比最大。
　　(3)推導(dǎo)了開挖條件下樁端單位面積極限阻力計算式，并分別用簡單公式法和Mindlin應(yīng)力解法給出了增層開挖前后樁端極限阻力的計算式，分析了樁端阻力損失比隨增層開挖寬度、開挖深度、樁端參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨增層開挖寬度、開挖深度增加，損失比增大;樁端巖體質(zhì)量越好、嵌入基巖越深（無軟臥層），損失比越小。中心樁的損失比相比邊角樁較大，隨開挖施工進(jìn)行損失比增大，樁端巖體

4、質(zhì)量較差(ζ＜0.01)、嵌入比較?。╪＜6）時，不同增層開挖寬度、開挖深度對損失比影響較大。
　　(4)假定樁側(cè)和樁端雙曲線型荷載傳遞函數(shù)，給出了增層開挖前后樁側(cè)和樁端剛度曲線，基于迭代求解的荷載傳遞法得到增層開挖前后樁頂荷載-沉降曲線，分析了樁頂承載剛度，即基于樁頂沉降控制值的承載力降低系數(shù)變化規(guī)律，最后分析了剛度曲線的兩個參數(shù)，即初始剛度降低系數(shù)和極限阻力降低系數(shù)隨增層開挖深度、卸荷比的變化規(guī)律。結(jié)果表明:增層開挖后樁頂承載

5、剛度降低，隨樁頂沉降控制值增加，承載力降低系數(shù)增大。隨增層開挖深度、卸荷比增加，土體初始剛度和極限阻力降低系數(shù)減小。沿樁身自上往下各土層降低系數(shù)增大;同一土層的初始剛度降低系數(shù)較小。卸荷比相同時，土層的強度越低降低系數(shù)越小。
　　(5)根據(jù)靜載試驗和數(shù)值模擬對比驗證的有限元參數(shù)，建立了樁筏基礎(chǔ)-地基-增層開挖三維數(shù)值模型，模擬群樁的承載性狀，分析了基樁的樁頂剛度、樁身軸力、樁側(cè)阻力、端阻比、土體回彈的變化規(guī)律。結(jié)果表明:增層開挖后