基礎(chǔ)托換在磚石古建筑保護(hù)中的應(yīng)用研究.pdf

1、磚石結(jié)構(gòu)古建筑一般不專門設(shè)置整體性好的基礎(chǔ),而是直接坐落在夯土地基上,故磚石結(jié)構(gòu)古建筑普遍存在不均勻沉降的病害。而解決該病害的有效方法之一是采用基礎(chǔ)托換技術(shù)。
　　本文以古建筑整體頂升保護(hù)工程為背景,對(duì)整體頂升工程中涉及的一些關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究,主要的研究工作如下:
　　(1)在基礎(chǔ)托換工程中采用了頂管托換方法,對(duì)頂管施工對(duì)上部墻體沉降影響進(jìn)行了分析。將上部墻體考慮為深梁模型,在Burland研究的基礎(chǔ)上,考慮了彈性模量與剪

2、切模量比值的變化與中性軸位置的變化,推導(dǎo)出了將沉降比和應(yīng)變結(jié)合起來的安全沉降公式,可用來分析不同結(jié)構(gòu)形式墻體的允許安全沉降。采用有限元方法對(duì)砌體墻在給定沉降下墻體應(yīng)變的變化情況進(jìn)行了模擬,將砌體墻進(jìn)行勻質(zhì)化,采用等效體積單元來模擬砌體的連續(xù)性和各向異性特點(diǎn),分析了墻體厚度、墻體開洞率和上部荷載對(duì)墻體應(yīng)變的影響。
　　(2)在基礎(chǔ)托換工程中采用了開口鋼管樁,將沉樁過程分為土塞閉合前后兩個(gè)階段,考慮了土體靈敏度和土塞的影響,結(jié)合工程實(shí)

3、測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)小直徑開口鋼管樁的沉樁阻力進(jìn)行了分析,提出了相應(yīng)的沉樁阻力計(jì)算公式,得到不同土層的擬合系數(shù)。分析了時(shí)間效應(yīng)對(duì)樁基承載力的影響。結(jié)合現(xiàn)有資料,對(duì)現(xiàn)有考慮時(shí)間效應(yīng)的承載力公式進(jìn)行了改進(jìn),提出了考慮樁基長(zhǎng)徑比和樁土界面摩擦角變化的考慮時(shí)間效應(yīng)的承載力計(jì)算公式。所得公式滿足工程精度要求,簡(jiǎn)單易用,可用于預(yù)估鋼管樁考慮時(shí)間效應(yīng)的承載力。
　　(3)對(duì)樁基的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。
　　考慮了樁側(cè)土抗力的影響,基于能量法,對(duì)樁的計(jì)算

4、長(zhǎng)度進(jìn)行了分析,得到了均勻地基和層狀地基中樁身計(jì)算長(zhǎng)度公式。采用有限元方法分析了墊塊對(duì)樁穩(wěn)定性的影響。將樁身與墊塊、墊塊與墊塊之間的作用采用接觸單元模擬,分析了樁的線性和非線性屈曲荷載?？紤]了墊塊的錯(cuò)動(dòng),分析了不同計(jì)算長(zhǎng)度時(shí)徑向位移和屈曲荷載的變化。結(jié)果指出,不考慮上部墊塊時(shí)樁的臨界屈曲荷載大于考慮墊塊影響時(shí)樁的臨界屈曲荷載;當(dāng)樁長(zhǎng)較小時(shí),上部墊塊對(duì)樁的屈曲穩(wěn)定的影響可以忽略,當(dāng)長(zhǎng)度較大時(shí),上部墊塊對(duì)靜壓樁的屈曲穩(wěn)定的影響有隨樁長(zhǎng)增加而

5、減小的趨勢(shì)。
　　(4)對(duì)不排水情況下砂土的液化特性進(jìn)行了研究,分析了單調(diào)荷載作用下砂土的強(qiáng)度值,在彈性地基中樁基沉降解析解的基礎(chǔ)上提出了考慮樁側(cè)土體液化造成的樁土部分滑移的的部分液化模型。在液化深度以上,分析時(shí)應(yīng)考慮樁側(cè)土體液化而導(dǎo)致的強(qiáng)度降低;在液化深度以下,分析時(shí)可仍按彈性方法考慮。得到了液化部分土體深度計(jì)算公式,在此基礎(chǔ)上分析了液化深度對(duì)樁基穩(wěn)定性的影響。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.分析了頂管托換對(duì)上部墻

6、體的影響,將上部墻體考慮為深梁模型,考慮了彈性模量與剪切模量比值的變化與中性軸位置的變化,推導(dǎo)出了將沉降比和應(yīng)變結(jié)合起來的允許沉降公式,可用來分析不同結(jié)構(gòu)形式墻體的允許安全沉降。
　　2.分析了沉樁阻力的影響因素,將沉樁過程分為土塞閉合前后兩個(gè)階段,考慮了土體靈敏度和土塞的影響,結(jié)合工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)小直徑開口鋼管樁的沉樁阻力進(jìn)行了分析,提出了相應(yīng)的沉樁阻力計(jì)算公式,得到不同土層的擬合系數(shù)。并對(duì)現(xiàn)有考慮時(shí)間效應(yīng)的承載力公式進(jìn)行了改進(jìn)