桩箱(基础共同作用的桩数优化方法筏)

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1、云南工业大学学报VoI14No20fYunnanPolytechnicUniversi1998桩箱(筏)基础共同作用的桩数优化方法邵全陈颖辉李寅]_IL_J7；·2一(建筑工程学院云南工业大学，昆明，650051)●摘要采用曲线拟合方法特昆明等地区桩箱(筏)共同作用的实验实测厦理论分析成果进行归纳，建立了数学表达式．然后用约束变足度优化，培出了设计中可行关键词：曲线拟：合法，约束变足度优化：，二桩箱(筏)⋯基础共⋯同作用豹7J／参r"麦Dc尺，＼度J之涯乏前言植物蒸．数．诬亿1994年开始，云南省科委提供资金

2、由笔者立项进行“桩箱基础理论研究及应用”的课题研究，两年多来，做了大量的调研和受力分析研究，重点集中在如何选择合理的桩数及底版厚度，在总体沉降允许的前提下，发挥桩及地基土的承载能力，节约成本．昆明地区由于表层软土较厚或地质条件复杂，广泛地应用桩基；特别在高层建筑中，普遍采用满堂布桩，由桩承受垒部荷载的传统设计方法，桩型一般采用挤土桩和磨桩，浪费极大本文就普遍情况，建立了符合规范tL2J的优化模型，为设计应用方便，采用了直接法进行约束变尺度优化，既保证安垒可靠、设计合理，又傲到使用可行．1用曲线拟合建立优化模型

3、I．1沉降计算模型的建立I．1．1可靠极跟沉降的确定由试桩资料和地基土的荷载实验可分别得到P-S曲线和曲线，两者综合可确定极限沉降一文献【l冲黄强等到人作了大量的群桩实测，文献【4】中记载了所规定的极限沉降，为可靠计，本文引入作为变动的尺度系数，从昆明情况出发，取09～12．由此得到可靠度保证下的极限沉降约束条件为：7。S≤S(1)。式中t：桩及箱(筏)的容许沉降；7。：结构重要性系数j：尺度系数；：实验所确定单桩极限沉降}S：可靠极限沉降；S实际建筑物沉降．笔者曾在昆明市省保险公司综合楼做了大胆的设计尝试，

4、节约桩数42％，沉降42mm，最大56mm，经多年观测，未出现桩基整体破坏现象，群桩工作良好，说明可较试桩的单桩极限沉降略高．1．1．2实际沉降的确定结合上海的经验公式，根据规范【2I，采用曲线拟合后可得(已知箱(筏)长￡、宽刀、底板厚度(可初估)、桩径或6)、桩长：①收稿R期：1997—04—30第2期邵垒+陈颖j晖，李寅：桩箱(筏)基础共同作用的桩数优化方法7令；初估桩数。：掣c以后用实际迭代，一夸{鉴n修正系数N筏基相删)(1一)箱基相对剐度K=Ec-霄一，4E桩——土相对刚度K式中：，：初估及迭代的桩

5、数}：箱(筏)基础尺寸B)}E，E，E：基础、土及桩的材料弹性模量}：土的泊松比(取桩长范围内的加权平均值)；Z，f．：箱基顶、J彘板中心至形心的距离和板厚．I~S(x，，)作为桩箱(筏)基础的各点实际沉降，S为边缘处沉降，经拟合后有：=[c。+布](o_7s+半)。=1+0．15K2)(1一)(1一)式中：S。：群桩桩尖规范计算的沉降，y：以箱(筏)形心为坐标原点的各桩、土单元中心点的，y向坐标定为沿长边L)．C，C．，C是统计拟合系数，分别为．c。=(0．228一o-oo鲁))“C1=(1．4+0．01鲁

6、))C2=6_o5+o-zs鲁)争．)。这样可以根据不同桩数n下用(3)式计算实际沉降，不断迭代以逼近(极限沉降)．1．2荷载分担模型的建立1．2．1桩的受力模型在群桩作用下桩的受力情况有所不同，黄强等人作了多根桩的实蒯⋯，国外资料作了大直径桩的分析和实测，上海的研究成果对实际桩受力进行实测及分析，综合以上资料，笔者作了以下假设：根据桩的单桩静荷载试验曲线，将P-线用三折线代替，三阶8云南工业大学学报第l4卷段的斜率分别为、K和K，由规范表可得桩端土的阻力值q，群桩的受力仅在弹性阶段考虑边、角、中间桩的受力差

7、异．基于这些假定，可得群桩弹性阶段，．-曲线斜率2拟合结果为：rK+1．5qA(角桩)]1，{【+1．3q-pA(边桩)}(5)K+o85口(中间桩)J式中：K为单桩试桩P—sam*；A为单桩面积(=d)．这样，各桩的受力大小分别为：PP=K2S1+K3(2一S1)+4(一S2)(6)．式中：S，S，，S为试桩弹性、弹塑性阶段P—S线沉降值和实际受力下沉降；P当遇有计算为负值时(即．

8、四角形为例)：r4(H5o)HI¨{L8(50≤H<100)16≥100)，．．r1<1oo)。2。t2≥100)式中：，为周长(角桩中心处)．其余为中闻桩，按(5)(6)式计算各桩受力．桩总的受荷大小为：P=∑P(8)约束条件为：P≤Q(9)式中：Q为建筑物竖向荷载大小．1．2．3桩问土的受力模型利用对地基土的荷载实验结果(曲线)，同样用三折线简化，三阶段斜率为⋯K，对应于折线角点处沉降为，S，由