板式托换法地下增层沉降规律研究及施工参数影响分析

论文摘要

地下增层是“减量建设”与“盘活存量”,“活化”地下空间与解决城市停车难等问题的有效途径之一,具有综合性强、施工难度大、责任重等特点。由于目前可供分析的工程案例较少且研究方法主要采用有限元分析法;因此开展地下增层物理模型试验和三维数值模拟研究,定量确定增层施工中上部结构的二次沉降变形规律,为后续附加内力的分析提供依据显得尤为重要。本文通过物理模型试验和三维数值模拟,对某既有框架结构建筑板式托换法地下增层施工过程中上部结构的沉降变形规律进行了较为系统的研究,并对比分析了不同土方开挖方法和不同底板基础对上部结构沉降变形的影响。主要研究内容及成果如下:⑴依据框架结构建筑在自身荷载长期作用下的沉降变形规律和“抗”与“放”设计理念,本文提出了“中央竖井式”土方开挖方案和“环岛式”土方开挖方案,并在此基础上提出了“回字形”托换顶板布置方案。⑵针对板式托换法的技术特点,论证了板式托换法地下增层的技术可行性,并以此为依据设计了既有框架结构建筑地下增层物理模型试验。利用百分表采集模型试验中各工况下的柱脚沉降量,通过Origin 2018软件对试验数据进行处理分析,揭示了既有建筑地下增层施工中上部结构的柱脚沉降变形规律和整体分布形态,定性判定了最不利工况及施工参数对地下增层施工的影响,并提出了相关工程建议,从而有助于板式托换法的推广和应用。⑶利用FLAC3D有限差分软件建立了既有框架结构建筑地下增层三维数值模型,较好地验证了模型试验结果的合理性与正确性,并补充计算了托换板和上部结构体系的主应力变化规律。通过分析托换结构体系的主应力变化规律和塑性区变形趋势,确定了地下增层施工中托换构件的危险截面位置。研究结论可为同类工程的设计、施工和监测等提供参考借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 既有建筑增层研究现状
•     1.2.2 托换技术研究现状
•     1.2.3 地基-基础-上部结构共同作用研究现状
•     1.2.4 不均匀沉降研究现状
•   1.3 目前存在的问题
•   1.4 研究内容和研究方法
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
•     1.4.3 创新点
• 2 既有建筑地下增层施工技术
•   2.1 传统基础托换方式
•     2.1.1 注浆加固
•     2.1.2 桩梁式基础托换
•     2.1.3 锚杆静压桩托换
•     2.1.4 树根桩托换
•   2.2 板式托换法
•     2.2.1 技术特点
•     2.2.2 适用条件
•     2.2.3 注意事项
•     2.2.4 托换板布置
•     2.2.5 托换构件设计
•     2.2.6 “回字形”板式托换法施工流程
•   2.3 既有建筑地下增层建设流程
•     2.3.1 可行性研究
•     2.3.2 既有建筑检测与鉴定
•     2.3.3 托换设计基本规定
•     2.3.4 托换体系与支护体系选择
•     2.3.5 地下增层土方开挖
•     2.3.6 质量检测与验收
•   2.4 既有建筑地下增层其他关键技术
•     2.4.1 顶升技术
•     2.4.2 植筋技术
•     2.4.3 连接技术
•     2.4.4 隔震、减震技术
•   2.5 既有建筑地下增层监测技术
•     2.5.1 托换工程监控量测一般规定
•     2.5.2 监测项目与测点布置
•     2.5.3 框架结构柱脚沉降允许值
•     2.5.4 建筑物监测控制标准
•   2.6 本章小结
• 3 既有建筑板式基础托换法地下增层模型试验
•   3.1 试验方案
•     3.1.1 试验目的与主要内容
•     3.1.2 既有建筑概况
•     3.1.3 试验模型设计
•     3.1.4 测试内容与测点布置
•     3.1.5 地基土概况与土工实验
•   3.2 试验过程
•     3.2.1 试验场地与材料准备
•     3.2.2 试验模型制作
•     3.2.3 既有建筑荷载施加
•     3.2.4 百分表安装
•     3.2.5 土方开挖
•   3.3 试验结果
•     3.3.1 柱脚沉降规律
•     3.3.2 相邻柱脚不均匀沉降规律
•   3.4 本章小结
• 4 既有建筑地下增层施工参数对柱脚沉降的影响分析
•   4.1 不同土方开挖方法对柱脚沉降的影响分析
•     4.1.1 “环岛式”土方开挖试验过程
•     4.1.2 “环岛式”土方开挖柱脚沉降与不均匀沉降变化规律
•     4.1.3 “中央竖井式”与“环岛式”土方开挖试验结果对比分析
•   4.2 不同底板基础对柱脚沉降的影响分析
•     4.2.1 铝合金底板基础试验过程
•     4.2.2 铝合金底板基础柱脚沉降与不均匀沉降变化规律
•     4.2.3 木质底板基础与铝合金底板基础试验结果对比分析
•   4.3 本章小结
• 5 既有建筑板式基础托换法地下增层三维数值分析
•   5.1 FLAC3D有限差分程序概述
•     5.1.1 FLAC3D简介
•     5.1.2 FLAC3D的主要特点
•     5.1.3 FLAC3D的应用范围
•   5.2 模型建立
•     5.2.1 模型几何尺寸与网格划分
•     5.2.2 本构模型选取与材料参数设定
•     5.2.3 模型边界条件
•     5.2.4 收敛标准
•     5.2.5 定义地下增层分析步
•   5.3 计算结果分析
•     5.3.1 柱脚沉降规律
•     5.3.2 相邻柱脚不均匀沉降规律
•     5.3.3 上部框架结构最大主应力变化规律
•     5.3.4 上部框架结构最小主应力变化规律
•     5.3.5 托换顶板变形规律
•     5.3.6 托换底板变形规律
•     5.3.7 托换板塑性区变形规律
•     5.3.8 地基土塑性区变形规律
•     5.3.9 基坑回弹变形规律
•   5.4 本章小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李先彬

导师: 舒志乐,王础

关键词: 既有建筑,板式托换法,地下增层,沉降规律,模型试验

来源: 西华大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 西华大学

分类号: TU433;TU753

DOI: 10.27411/d.cnki.gscgc.2019.000185

总页数: 121

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