樁箱(基礎(chǔ)共同作用的樁數(shù)優(yōu)化方法筏)

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1、云南工業(yè)大學(xué)學(xué)報VoI14No20fYunnanPolytechnicUniversi1998樁箱(筏)基礎(chǔ)共同作用的樁數(shù)優(yōu)化方法邵全陳穎輝李寅]_IL_J7；·2一(建筑工程學(xué)院云南工業(yè)大學(xué)，昆明，650051)●摘要采用曲線擬合方法特昆明等地區(qū)樁箱(筏)共同作用的實(shí)驗(yàn)實(shí)測廈理論分析成果進(jìn)行歸納，建立了數(shù)學(xué)表達(dá)式．然后用約束變足度優(yōu)化，培出了設(shè)計中可行關(guān)鍵詞：曲線擬：合法，約束變足度優(yōu)化：，二樁箱(筏)?基礎(chǔ)共?同作用豹7J／參r"麥Dc尺，＼度J之涯乏前言植物蒸．?dāng)?shù)．誣億1994年開始，云南省科委提供資金

2、由筆者立項(xiàng)進(jìn)行“樁箱基礎(chǔ)理論研究及應(yīng)用”的課題研究，兩年多來，做了大量的調(diào)研和受力分析研究，重點(diǎn)集中在如何選擇合理的樁數(shù)及底版厚度，在總體沉降允許的前提下，發(fā)揮樁及地基土的承載能力，節(jié)約成本．昆明地區(qū)由于表層軟土較厚或地質(zhì)條件復(fù)雜，廣泛地應(yīng)用樁基；特別在高層建筑中，普遍采用滿堂布樁，由樁承受壘部荷載的傳統(tǒng)設(shè)計方法，樁型一般采用擠土樁和磨樁，浪費(fèi)極大本文就普遍情況，建立了符合規(guī)范tL2J的優(yōu)化模型，為設(shè)計應(yīng)用方便，采用了直接法進(jìn)行約束變尺度優(yōu)化，既保證安壘可靠、設(shè)計合理，又傲到使用可行．1用曲線擬合建立優(yōu)化模型

3、I．1沉降計算模型的建立I．1．1可靠極跟沉降的確定由試樁資料和地基土的荷載實(shí)驗(yàn)可分別得到P-S曲線和曲線，兩者綜合可確定極限沉降一文獻(xiàn)【l沖黃強(qiáng)等到人作了大量的群樁實(shí)測，文獻(xiàn)【4】中記載了所規(guī)定的極限沉降，為可靠計，本文引入作為變動的尺度系數(shù)，從昆明情況出發(fā)，取09～12．由此得到可靠度保證下的極限沉降約束條件為：7。S≤S(1)。式中t：樁及箱(筏)的容許沉降；7。：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)j：尺度系數(shù)；：實(shí)驗(yàn)所確定單樁極限沉降}S：可靠極限沉降；S實(shí)際建筑物沉降．筆者曾在昆明市省保險公司綜合樓做了大膽的設(shè)計嘗試，

4、節(jié)約樁數(shù)42％，沉降42mm，最大56mm，經(jīng)多年觀測，未出現(xiàn)樁基整體破壞現(xiàn)象，群樁工作良好，說明可較試樁的單樁極限沉降略高．1．1．2實(shí)際沉降的確定結(jié)合上海的經(jīng)驗(yàn)公式，根據(jù)規(guī)范【2I，采用曲線擬合后可得(已知箱(筏)長￡、寬刀、底板厚度(可初估)、樁徑或6)、樁長：①收稿R期：1997—04—30第2期邵壘+陳穎j暉，李寅：樁箱(筏)基礎(chǔ)共同作用的樁數(shù)優(yōu)化方法7令；初估樁數(shù)。：掣c以后用實(shí)際迭代，一夸{鑒n修正系數(shù)N筏基相刪)(1一)箱基相對剮度K=Ec-霄一，4E樁——土相對剛度K式中：，：初估及迭代的樁

5、數(shù)}：箱(筏)基礎(chǔ)尺寸B)}E，E，E：基礎(chǔ)、土及樁的材料彈性模量}：土的泊松比(取樁長范圍內(nèi)的加權(quán)平均值)；Z，f．：箱基頂、J彘板中心至形心的距離和板厚．I~S(x，，)作為樁箱(筏)基礎(chǔ)的各點(diǎn)實(shí)際沉降，S為邊緣處沉降，經(jīng)擬合后有：=[c。+布](o_7s+半)。=1+0．15K2)(1一)(1一)式中：S。：群樁樁尖規(guī)范計算的沉降，y：以箱(筏)形心為坐標(biāo)原點(diǎn)的各樁、土單元中心點(diǎn)的，y向坐標(biāo)定為沿長邊L)．C，C．，C是統(tǒng)計擬合系數(shù)，分別為．c。=(0．228一o-oo魯))“C1=(1．4+0．01魯

6、))C2=6_o5+o-zs魯)爭．)。這樣可以根據(jù)不同樁數(shù)n下用(3)式計算實(shí)際沉降，不斷迭代以逼近(極限沉降)．1．2荷載分擔(dān)模型的建立1．2．1樁的受力模型在群樁作用下樁的受力情況有所不同，黃強(qiáng)等人作了多根樁的實(shí)蒯?，國外資料作了大直徑樁的分析和實(shí)測，上海的研究成果對實(shí)際樁受力進(jìn)行實(shí)測及分析，綜合以上資料，筆者作了以下假設(shè)：根據(jù)樁的單樁靜荷載試驗(yàn)曲線，將P-線用三折線代替，三階8云南工業(yè)大學(xué)學(xué)報第l4卷段的斜率分別為、K和K，由規(guī)范表可得樁端土的阻力值q，群樁的受力僅在彈性階段考慮邊、角、中間樁的受力差

7、異．基于這些假定，可得群樁彈性階段，．-曲線斜率2擬合結(jié)果為：rK+1．5qA(角樁)]1，{【+1．3q-pA(邊樁)}(5)K+o85口(中間樁)J式中：K為單樁試樁P—sam*；A為單樁面積(=d)．這樣，各樁的受力大小分別為：PP=K2S1+K3(2一S1)+4(一S2)(6)．式中：S，S，，S為試樁彈性、彈塑性階段P—S線沉降值和實(shí)際受力下沉降；P當(dāng)遇有計算為負(fù)值時(即．

8、四角形為例)：r4(H5o)HI¨{L8(50≤H<100)16≥100)，．．r1<1oo)。2。t2≥100)式中：，為周長(角樁中心處)．其余為中聞樁，按(5)(6)式計算各樁受力．樁總的受荷大小為：P=∑P(8)約束條件為：P≤Q(9)式中：Q為建筑物豎向荷載大?。?．2．3樁問土的受力模型利用對地基土的荷載實(shí)驗(yàn)結(jié)果(曲線)，同樣用三折線簡化，三階段斜率為?K，對應(yīng)于折線角點(diǎn)處沉降為，S，由