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        沈陽(yáng)市明成嘉園建筑物沉降監(jiān)測(cè)與有限元分析

        2021-09-22 02:14:49郝連學(xué)
        科技研究 2021年22期
        關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ)

        摘要:本文以沈陽(yáng)市明成嘉園建筑物為研究對(duì)象,通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、沉降預(yù)測(cè)和數(shù)值模擬的技術(shù)手段,參考監(jiān)測(cè)資料,用多種預(yù)測(cè)方法對(duì)樁基礎(chǔ)變形值進(jìn)行預(yù)測(cè),以大型非線(xiàn)性有限元軟件ANSYS為研究工具,建在工程模擬中的可行性;實(shí)測(cè)結(jié)果和ANSYS模結(jié)果進(jìn)行比較,得出了一些單樁和群樁的基本立有限元模型,采用符合實(shí)際的土體模量,建立計(jì)算模型,得出模擬值與實(shí)際監(jiān)測(cè)變形值相差不大,驗(yàn)證了ANSYS軟件在模擬樁基沉降方面的可行性。

        關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ);沉降監(jiān)測(cè);沉降預(yù)測(cè);ANSYS軟件

        本文以沈陽(yáng)市名城嘉園建筑工程為主要研究對(duì)象,在主持該工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)四個(gè)階段后,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),整理數(shù)據(jù),采用預(yù)測(cè)理論對(duì)沉降進(jìn)行預(yù)測(cè),采用有限元方法對(duì)不同的參數(shù)對(duì)建筑物樁基進(jìn)行模擬,分析得出不同參數(shù)對(duì)建筑物樁基的影響,得出結(jié)論如下:

        1、本工程形成勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)于一體,有利于樁基參數(shù)的選取及設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化,施工中采用“動(dòng)態(tài)式設(shè)計(jì)、信息化施工”是科學(xué)可靠的。

        2、 在系統(tǒng)學(xué)習(xí)沉降預(yù)測(cè)理論的基礎(chǔ)上,對(duì)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行了最終沉降值的推算,通過(guò)沉降觀測(cè)可以取得第一手資料,積累實(shí)踐性經(jīng)驗(yàn);通過(guò)沉降預(yù)測(cè),判斷出建筑物在下一時(shí)段的沉降發(fā)展趨勢(shì),對(duì)可能的危害防患于未然。當(dāng)建筑物發(fā)生不正常沉降及時(shí)分析原因并采取措施保證建筑物的安全,防止事故發(fā)生。通過(guò)重復(fù)或持續(xù)觀測(cè),并進(jìn)行前瞻性預(yù)測(cè),及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常變化,并討論了各種預(yù)測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及對(duì)樁基工程的適用性。

        3、本文通過(guò)對(duì)沈陽(yáng)市明成嘉園6#、7#、8#、9#進(jìn)行系統(tǒng)的沉降觀測(cè),獲得了珍貴的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。并結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)工程上常用的最終沉降預(yù)測(cè)方法進(jìn)行了研究。對(duì)比實(shí)測(cè)結(jié)果得出,應(yīng)用雙曲線(xiàn)法進(jìn)行最終沉降預(yù)測(cè)所得的預(yù)測(cè)值較應(yīng)用對(duì)數(shù)曲線(xiàn)法進(jìn)行預(yù)測(cè)所得的結(jié)果更大。著重選取對(duì)數(shù)曲線(xiàn)法、雙曲線(xiàn)法、以及基于雙曲線(xiàn)型經(jīng)驗(yàn)公式的回歸分析法三種最終沉降量預(yù)測(cè)方法對(duì)樁基建筑的最終沉降量進(jìn)行了推算。盡可能的應(yīng)用了實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù),故應(yīng)用該方法計(jì)算得出的最終沉降量推算值與實(shí)測(cè)最終沉降量較其他兩種方法更為接近,基于雙曲線(xiàn)理論的回歸分析法,由于其消除了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式選點(diǎn)計(jì)算時(shí)可能造成的人為誤差,應(yīng)用該方法進(jìn)行最終沉降量的推算可以達(dá)到良好的效果。

        4、并通過(guò)對(duì)6#樁的的沉降模擬,計(jì)算得到的沉降值與實(shí)測(cè)沉降值吻合的很好,說(shuō)明本文的幾何模型的建立和本構(gòu)模型的選擇是合理的,同時(shí)說(shuō)明借助有限元分析建筑物沉降規(guī)律是行之有效的。實(shí)際設(shè)計(jì)中可以根據(jù)勘察報(bào)告參數(shù)作為基本資料,輔以必要的參數(shù)實(shí)驗(yàn),以規(guī)范的沉降、變形、傾斜允許值來(lái)校核模型的正確性,這樣可以樁基結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)起到很好的幫助。

        5、利用ANSYS軟件對(duì)該建筑樁的沉降特性進(jìn)行比較計(jì)算和深入分析,以探討多個(gè)影響因素下單樁樁沉降的變化規(guī)律:

        (1)對(duì)單樁和群樁中的3類(lèi)樁型進(jìn)行分析,在不同荷載的條件下,各類(lèi)樁型的受力特性和沉降性狀用圖表形式列出,在群樁沉降中以1類(lèi)樁的沉降形式為主,群樁中的樁受到群樁效應(yīng)影響,其剛度和承載力都有所下降。

        (2)當(dāng)樁徑及其他參數(shù)不變時(shí),樁長(zhǎng)增加,即長(zhǎng)徑比增加,樁基礎(chǔ)沉降減小,而當(dāng)樁長(zhǎng)達(dá)到某值時(shí),這與上面樁長(zhǎng)改變時(shí)長(zhǎng)徑比的影響相反。因此考慮長(zhǎng)徑比改變對(duì)樁的影響時(shí),還要看具體是哪個(gè)參數(shù)在改變減少沉降的作用不明顯了。設(shè)計(jì)中因?yàn)橐紤]樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮情況,因此只要滿(mǎn)足沉降要求,就不必增大樁長(zhǎng)了。而當(dāng)樁長(zhǎng)及其他參數(shù)不變時(shí),樁徑減少,即長(zhǎng)徑比增大,群樁基礎(chǔ)沉降反而增大。

        (3)土的彈性模量是樁基礎(chǔ)沉降的一個(gè)主要影響因素。說(shuō)明土的變形能力影響樁土間的相對(duì)位移,對(duì)樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮產(chǎn)生一定影響,從而直接影響到樁基礎(chǔ)的沉降。隨彈性模量E的增加,樁的沉降隨之減小,但是到一定限度以后,彈性模量E的繼續(xù)增加對(duì)單樁的沉降影響不大,持力層土體的粘聚力c和內(nèi)摩擦角必定增加,樁頂沉降隨之減小。由此可得,要減小樁基礎(chǔ)的沉降量,可以通過(guò)對(duì)地基土進(jìn)行改良,比如反復(fù)夯實(shí)、對(duì)軟土進(jìn)行置換等方法。

        (4)樁長(zhǎng)L、樁徑D和彈性模量E的增加反映了樁體剛度的增加,使得樁通過(guò)樁側(cè)摩阻力和樁端阻力將上部結(jié)構(gòu)荷載更多的傳到持力層中去,從而減小了沉降。在這幾個(gè)因素當(dāng)中,土的彈性模量對(duì)樁頂沉降的影響要更大一些。

        綜上所述,用有限元方法分析樁工作性狀問(wèn)題,可以通過(guò)改變樁問(wèn)題影響因素總結(jié)出一定的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系規(guī)律,對(duì)樁的設(shè)計(jì)和施工起到一定的參考和借鑒作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]董建國(guó),趙錫宏,高層建筑地基基礎(chǔ)一共同作用理論與實(shí)踐,同濟(jì)大學(xué)出版社,1997.

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        [3]袁聚云等.基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2001.

        [4]陳國(guó)興、樊良本等.基礎(chǔ)工程學(xué).北京:中國(guó)水利水電出版社.

        [5]林天健、熊厚金、王利群.樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)指南.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社

        作者簡(jiǎn)介:郝連學(xué)(1984.12.29— )男,漢族,遼寧阜新人,遼寧省阜新市交通運(yùn)輸事務(wù)服務(wù)中心工程建設(shè)部副部長(zhǎng),職稱(chēng):高級(jí)工程師,主要研究方向是道路與橋梁工程。

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