桩筏基础沉降计算方法对比研究

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1、桩筏基础沉降计算方法对比研究　　摘要：在桩筏基础的设计中，沉降计算的精确性变的越来越重要；本文首先列举了理论分析和工程实际经常采用的沉降计算方法；一般有等代实体深基础法、等效分层总和法和有限元法；其次结合郑州某桩筏基础，分别利用等效分层总和法和有限元法计算该基础的沉降值。结果表明，两者之间的差异不大，符合工程实际需要，结果比较满意；最后，本文的计算方法和所取参数可以作为桩筏基础设计的参考，具有一定的理论价值和工程意义。关键词：桩筏基础；沉降计算；规范；数值模拟中图分类号：TU473.1文献标识码：A文章编号：0前言9随着国民经济的飞速发展，

2、高层建筑就如雨后春笋一般，层出不穷，而桩筏基础具有整体性好、竖向承载力高、基础沉降小、调节不均匀沉降能力强等优点，同时可以承受风荷载或地震荷载引起的巨大水平力，抗倾覆能力强，一直是高层建筑地基处理中常使用的一种基础形式。然而，桩筏基础的沉降始终是一个难题，特别是高层建筑桩筏基础的沉降更是如此。传统的理论计算结果与工程实际相差较大，所使用的经验修正系数范围太大。桩筏基础沉降的分析方法，可以分为三类：第一类是根据桩筏基础的各种整体分析方法来预估群桩的沉降，比如有限元、弹性方法等等；第二类是半经验的等代实体墩基法[1,2,3,4]，该方法将桩筏基

3、础视作设置在桩端平面或桩端平面以上某一高程处的实体深基础，然后按浅基础的计算方法计算桩筏基础的沉降。这种方法简单、方便，但预估沉降与实测沉降值往往有一定差距，因此有必要对计算方法进行改进，从而使沉降的计算值与实测值更加接近；第三类是规范规定的方法；规范采用实体深基础的假定来计算桩基沉降，以原位测试确定土的性能参数，并根据统计资料，得出深度修正系数mp，对沉降进行修正。但是，上述各类方法都存在一定的不足，需要进一步改进和加强。一、计算方法介绍在结构设计和实际工程当中，桩筏基础的沉降经常采用规范法，规范法一般有等效分层总和法；而在理论研究中，常

4、采用整体分析方法来计算沉降，一般用有限元的方法计算；而等代实体深基础法是最开始时候提出的基本思路，为以后精确方法的改进提供参考。下面对这几种方法作简要介绍。1.1等代实体深基础法9把筏板（或桩基承台）、桩群与桩间土作为一实体深基础，实体基础底面与桩端齐平，用分层总和法计算桩端下压缩层土的沉降作为群桩的沉降，其压缩模量用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用下的压缩模量，不考虑桩间土的压缩变形。该方法计算时，桩下地基土按分层总和法计算出的结果均需再乘以一经验系数进行修正，该系数的取值范围为0．3～1．1不等，显示了该方法的精度和可靠性均较差

5、。1.2等效分层总和法桩距小于或等于6倍桩径的群桩基础，在工作荷载下的沉降计算方法，目前有两大类。一类是按实体深基础计算模型，采用弹性半空间表面荷载下Boussinesq应力解计算附加应力，用分层总和法计算沉降：另一类是以半无限弹性体内部集中力作用下的Mindlin解为基础计算沉降。但由于这两种都存在着一定的缺陷和不足，故《建筑桩基技术规范》提出了等效作用分层总和法[1]。其计算步骤和计算方法可参照《建筑桩基计算规范》中的规定其思路与等代深基础法基本一致，只是将群桩沉降Mindlin解与等面积承台均布荷载下基础沉降的Boussinesq解之

6、比值，用以修正等代深基础的基底附加应力。等效作用面位于桩端平面，等效作用面积为桩承台投影面积，等效作用附加压力近似取承台底平均附加压力。1.3有限元法9在理论研究当中，有限元作为一种成熟的数值分析方法，经常运用到桩筏基础沉降计算中，它不仅可以解决线弹性问题，而且还可以很方便地用于非匀质、非线性问题的分析，同时还能考虑时间效应及动力效应等诸多影响因素，在土与结构物的相互作用问题中得到了广泛的应用。通过邻近场地的工程实测值结合地质勘察报告进行反演，分析出地基土的弹性参数(一般只需反演出地基土的E值)，可较为方便和精确地计算出桩基的沉降。二、各方

7、法计算结果的对比此处结合具体的工程实例，分别采用等效作用的分层总和法及有限元法对桩筏的沉降进行计算分析，以对比分析各种计算的方法。2.1工程概况及地质条件某一高层建筑，采用框架结构，建筑总高为46.2m，地上11层，地下1层，地上每层层高4.2米，地下层高4.2米。基础采用桩筏基础，筏板基础的埋深取H=5.0m，横向两端各外挑1.5m，筏板平面尺寸为65m×27m，总面积为1755m2，筏板厚度取h=800mm。由于筏板基础的设计已满足承载力，故桩基只要满足基础沉降即可，采用属于端承摩擦桩的预应力管桩，桩端持力层选择在第9层粉砂，设计桩长为

8、15m，预应力管桩的直径选择为450mm。此时桩的作用是为了控制沉降，故采用减沉复合疏桩基础，设计考虑承台分担荷载，平板式筏基作为桩的承台，平均分给每个桩。采用一柱一桩，每两个柱