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8-各类典型工程应用案例(四)

发布时间:2016-07-13

 

 

典型用户工程应用案例

八 沉降计算

院桩筏沉降

音乐厅 - 不带底板

模型

土层分布不均匀 部分桩端在粘性土层(压缩模量10)、部分在圆砾土层(压缩模量45

问题:

目前本项目只考虑上部荷载下的沉降,低水位工况但是不考虑水位影响。基床系数取为0,重点分析矩形大柱子800*3000下的沉降值是否符合规范要求?目前有如下问题:

1、结果输出的"桩反力"上部荷载不一致,比如2桩下,桩反力的和反而比上部柱下反力大?基本全部反力都对不上,不知道问题出在哪?

2、请看看我们这个项目沉降值是否正确合理,可能涉及到参数设置是否正确,谢谢。

 

分析
1 桩反力与上部结构荷载关系

可以通过【计算结果】【平衡校核】看整体大小关系,看出总荷载除上部结构荷载外自重及板面荷载也比较大。

另外整体基础采用有限元计算时的特点:整个上部基础协同工作,根据变形协调原则按刚度分配计算得到实际桩反力分布,不是桩反力简单等于该处上部荷载,存在力的协调传递作用。

2 沉降计算要点

基础沉降要考虑相互影响(最好是建立完整的基础模型)

还要考虑上部结构基础桩土共同作用影响

应考虑上部结构刚度影响,上部结构计算应勾选图示参数

计算结果分析

图示两处沉降较大,查看计算书分析原因:

沉降比较小的桩计算书

区别在于桩端所落的土层压缩模量差异大。

所以沉降计算的关键点要确保地质资料数据的准确性,录入地质资料与实际情况要吻合。

院平筏+抗拔桩沉降

K:¥基础经典案例集¥3948739482)沉降问题

模型

多层酒店项目

平筏基础(天然地基),部分区域加抗拔桩(锚杆)。

问题

1)沉降计算结果在局部显示不正常

 

 

2基地反力和附加应力计算结果不相对应

 

分析
平筏基础(天然地基),部分区域加抗拔桩(锚杆)桩土刚度要点:

桩土刚度应该为:

1)土承担荷载(基床系数不能为0

2抗拔桩抗压刚度为0、抗拔刚度不为0

参数设置要点:

【地基类型】-对该工程不起作用

对于无桩基础,如平筏或者梁筏基础(包括布置了锚杆的情况),该参数项不起控制作用,土基床系数不会自动初始化为零,总会考虑土分担荷载。

【基床系数和桩刚度】

软件提供了根据地质资料自动计算直接指定两个途径。

a【根据地质资料按K=P/sKp=Q/s反算】

是软件提供的按所输入的地质资料和准永久组合荷载大小反算地基基床系数和桩刚度系数的方法,即沉降试算。

沉降试算要求必须有地质资料,软件会按分组对象(连通筏板为组)按平均反力假定计算沉降并计算基床系数和桩刚度。

本工程不是桩土分担情况,所以分担比例参数不起作用。

选择【根据地质资料按K=P/sKp=Q/s反算】时,软件自动会将锚杆的抗压刚度初始化为0,不考虑其分担荷载。

选择此选项为宜。

b)【直接取以下默认值】

特点:桩(包括锚杆)抗压、抗拉刚度均取用户设置值。

选择此选项时,要在【基础计算及结果输出】【桩刚度】中将锚杆的抗压刚度改为0

 

总结:

当前参数为:

此时应该在【生成数据】后,修改锚杆抗压刚度为0,见下图:

地基反力、地基附加反力、沉降计算中的土层附加应力的关系

地基反力:上部所有荷载在土中产生的反力

按弹性地基梁板法得到地基反力是不均匀的,对应沉降计算用的地基反力结果可以查看【地基反力】的准永久组合,见下图:

地基附加反力:地基反力(不是均匀)减去土自重应力(不一定均匀)

沉降计算中的土层附加应力

 

地基附加反力àBoussinesq解求系数关系、并考虑相关范围内其他基础地基附加反力引起的附加应力)地基附加应力

 

土层附加应力可以对板元的构件信息中查看,见下图:

注意:筏板的构件信息中也有沉降计算,其结果是沉降试算的结果,特点是平均地基反力计算的中心点沉降,不是最终的沉降依据。应该以沉降等值线及板元信息中的输出为准。

该工程沉降异常的原因

沉降迭代收敛不好引起,可以通过调整沉降迭代的误差控制参数解决,见下图:

调整控制误差为5mm后结果:

沉降:

位移:

混合基础沉降迭代39449

模型

中部各塔楼下桩端所处土层较好。

问题

这是一个大底盘模型 计算发现地质资料输入机桩顶反力均无异常 但是中间几栋33层高层沉降只有10mm左右 请您帮助查看下 并请帮助算下沉降 

分析

按分层总和法计算沉降,附加应力大小(基底压力和土反力分布)和土压缩模量是决定性要素。

各层土的沉降值由本层土的附加应力大小和土压缩模量决定,即 ,附加应力越大,沉降越大;压缩模量越小,沉降越大。

 

初始情况

对左边塔楼下桩沉降(30多毫米沉降)和中部塔楼下桩沉降(10毫米)计算进行对比。

通过【构件信息】看单桩计算书,见下图:

可以看出中部塔楼的沉降小,关键因素是其压缩模量大37.5,左边塔楼桩下为16.8)。

另外一个关键因素是附加应力,附加应力来自桩土反力,本工程为桩土共同分担情况。从内外力平衡角度,我们知道桩土总反力大小是不变的。但是因为力作用点距离沉降点更远,同样大小的土反力对桩沉降的影响要小于桩反力,所以本工程沉降计算的另外一个关键因素是桩土的荷载分担比例,即桩刚度与基床系数的大小比例关系。

然后人工修改指定,实现桩筏部分基床系数为0、平筏部分基床系数为20000

 

所以关键问题是两个:

1)地质资料是否准确输入,重点是压缩模量。(用户邮件表明没问题)

2)桩土刚度比例是人为指定的(土20000,桩100000),是否会存在土分担荷载过多导致沉降计算偏小。

尽量充分让桩分担荷载,偏于保守进行桩沉降计算

让软件自动计算桩土分担比例,参数设置如下:

基床系数,软件自动计算值为3000多,对于桩筏部分人工修改为0(沉降计算保守为目标,整个桩筏加厚区都修改为0,目的是让桩多分担荷载)。

左塔楼下地质较差些,自动测算刚度为18万。

中部塔楼下地质相对好一些,桩刚度为30

先按沉降不迭代,计算一遍沉降

 

进行沉降迭代

沉降

左边塔楼下

中部塔楼下

最后结论

中部塔楼下由于土压缩模量是边上的两倍左右,其沉降量会小。

按比较保守的计算,中部塔楼下的沉降可以达到20多毫米。