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斜山坡地建筑地基基础及结构设计理论与应用研究

王方

   在斜山坡这种复杂的工程地质条件下建造大型公共建筑工程,目前尚无专门的设计理论体系。本文针对该地质条件下工程设计实践过程中遇到的系列疑难问题,从场地稳定分析入手,围绕斜山坡建筑桩基受力的理论分析、准椭圆形截面偏心受压桩在非均匀配筋条件下的承载力计算、上部建筑结构与桩基共同工作的简化分析方法及新型挡土墙—改进型框梁式桩基扶壁挡土墙的设计等几方面进行了系统研究,取得了以下认识和成果: 1.在斜山坡兴建建筑的场地稳定性分析研究中,主要作用力分析应包括:地应力、建筑荷载作用、地下水的力学效应、地震动效应等,其中建筑荷载是不能忽略的作用效应。这类与建筑物相关联边坡的稳定性分析有其自身的特点,本文对建筑荷载及地震荷载作用下的边坡稳定性进行了分析研究并给出相关简化计算公式。 2.斜山坡上复合受荷建筑桩基既作为一种支挡结构,又具有基础的功能。针对该桩基的受荷情况分析并结合斜山坡建筑桩基的工程特点,以双参数本构模型引入幂函数的解析方法及考虑可能的边界条件,推导出斜山坡上复合受荷建筑桩基理论上的内力解析解。通过与已知的试验资料对比和实际工程应用,验证了本理论计算方法的可靠性。 3.研究得出斜山坡上的建筑桩基础在受到水平力作用的同时如果再加上竖向力的作用,其抗水平承载能力有8~10%左右的提高。 4.采用钢筋混凝土结构中对正截面强度计算的基本假定,推导了准椭圆形截面偏心受压桩在非均匀配筋条件下的承载力计算基本公式。该公式适用于大偏心受压条件下截面上任意配筋形式的承载力计算。 5.提出在准椭圆形截面偏心受压桩承载力计算中,当为大偏心受力时,混凝土强度等级从C25提高到C30,其承载力的提高不超过3%。可见,提高抗滑桩的混凝土强度等级对大偏心受压承载力影响不大。建议在实际工程中,当抗滑桩强度由弯矩承载力控制时,采用的混凝土强度等级不要太高,以避免造成不必要的浪费。 6.在纵向受力钢筋配筋量相同的情况下,“局部均匀配筋”比“全部均匀配筋”承载力提高的幅度随配筋率的增大而增大。文中注意到:虽然“局部均匀配筋”比“全部均匀配筋”经济合理,但是对于工程中常用的抗滑灌注桩,施工时钢筋笼定位方向的正确与否非常重要,这一点在施工时必须高度重视,并应采取有效措施保证桩身钢筋笼的方向满足设计要求。 7.采用数值分析方法,将桩与岩土相互作用关系简化为桩上作用岩土的静态推力,再将上部结构与桩基共同分析计算,而不是把这两者分开计算,前者更符合斜山坡建筑工程实际。该方法分析得出:建筑基础的微小不均匀水平位移,均会造成上部结构的内力变化,斜山坡上建筑桩基的桩顶水平位移对上部结构内力而言是一个不容忽视的计算因素。 8.在斜山坡建筑场地条件下,受斜坡地质条件影响,使挡土墙形式的选择受到限制。本文根据工程具体情况,设计出新型的挡土墙形式-改进型框梁式桩基扶壁挡土墙。并对该挡土墙土压力分布进行研究,认为改进型框梁式桩基扶壁挡土墙板土压力可按矩形分布,计算简化而有效。将新型框梁式桩基扶壁挡土墙结构用于工程实际,解决了软土地基及场地狭窄条件下的坡体支挡问题,工程技术经济效果较好。……   
[关键词]:斜山坡;桩基;准椭圆形截面桩;改进型挡土墙
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南大学2007年