井塔—樁筏基礎—地基—井壁的共同作用機理研究.pdf

1、礦山井塔結構體系是由上部結構(井塔)、樁筏基礎、地基和井壁四部分組成的統(tǒng)一體，四者共同承受外荷載，并相互影響。但工程中常規(guī)的設計方法普遍將上部結構(井塔)、樁筏基礎和地基隔離開來分別考慮，且不考慮樁筏基礎與井壁的共同承載特性，這種設計方法忽略了共同承載，忽略了上部結構、樁筏基礎、井壁各部分的實際內(nèi)力與實際情況有差別，結果造成設計偏于不安全或偏于浪費，造成經(jīng)濟上的損失。據(jù)此有必要將上部結構(井塔)、樁筏基礎、地基和井壁四者作為一個整體進行

2、研究，分析四者發(fā)生共同承載時各部分之間受力的特點，以優(yōu)化井塔、樁筏基礎、井壁的設計，使設計的筏板厚度、樁的直徑和長度、井壁的厚度既能滿足工程安全可靠的要求，又能達到節(jié)省材料的目的。 本文將上部結構(井塔)、樁筏基礎、地基、井壁四者看成一個共同承載的完整系統(tǒng)，用共同作用分析方法對該系統(tǒng)進行分析。采用子結構分析方法，對上部結構、筏基、樁和地基所組成的體系進行分析，先將整個結構分割成若干個子結構，然后按照規(guī)定的順序進行各個子結構剛度和

3、荷載的凝聚，從而實現(xiàn)整個上部結構的剛度和荷載向樁筏基礎的筏板的凝聚，最后把樁和地基作為樁-土體系的整體來分析，建立樁土支承體系的支承剛度矩陣，進而求出上部結構(井塔)、樁筏基礎、地基共同作用的基本方程。通過將上部結構剛度和上部結構荷載凝聚疊加到樁筏基礎的筏板上，同時假設井塔樁筏基礎對井壁的某一影響深度，對井壁-樁-土支承體系相互影響和基礎筏板的分析，就可得到上部結構-井壁-樁筏系統(tǒng)共同作用的位移方程。地基采用Dmcker-Prage模型

4、，樁土界面采用面-面接觸單元處理，樁筏基礎筏板采用厚板理論分析，通過建立結構模型，用數(shù)值計算的方法對豎向荷載作用下的井塔、樁筏基礎、地基和井壁組成的體系進行了三維有限元分析。 分析結果表明樁筏基礎筏板頂部的豎向最大位移值與實測值相符合；樁筏基礎在“回”字型筏板的四個內(nèi)角處和樁基與筏板連接處出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，這是由于截面的變化所致；井壁上的拉、壓應力最大值出現(xiàn)在井壁底部，側壁應力從下到上逐漸減小。用數(shù)值模擬分析考慮四者共同承載的樁