高层建筑纠偏过程的结构响应

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随着社会经济的高速发展,人们对房屋的需求增大以及土地资源有限,高层建筑如雨后春笋般拔地而起,在我们周围随处可见。高层建筑对稳定性要求更高,地质勘测、设计和施工中任何环节出现问题,都可能会使其基础产生不均匀沉降,而较小沉降就会导致高层建筑上部产生较大的水平向位移。随着高层建筑数量的增多,其发生倾斜的现象也常有发生,逐渐引起了人们的重视,高层建筑物的纠偏也成为了一项热门的研究课题。高层建筑自重大,想要通过顶升结构沉降较小的一侧来消除沉降差实施起来较为困难,因此迫降法更适宜高层建筑的纠偏。通过对沉降较大的一侧采取锚杆静压桩加固,使其不再继续沉降;在沉降小的一侧采用截桩、堆载及掏土等方式进行迫降,以此消除沉降差,从而达到将高层建筑纠偏扶正的效果。目前对静压沉桩的研究主要分为试验法和数值分析法,而试验成本较高,分析多因素对沉桩响应的影响不够现实,传统的数值方法又存在土体产生大变形的问题;带压力封桩由于其施工规模小,人们往往忽略了材料性能对施工质量的影响;通过试验对高层截桩时结构响应进行研究不现实,并且高层结构复杂,构件较多,建模及运算存在一定困难,因此该方面的数值研究也较少。本文针对倾斜高层建筑较常用的截桩迫降纠偏方法,对纠偏过程中锚杆静压沉桩、截桩迫降和带压力封桩时结构响应进行分析。研究内容和结论主要有:(1)通过ABAQUS软件中CEL的数值分析方法,对静压沉桩全过程土体响应、对邻桩竖向承载力的影响及单桩承载力进行研究。结果表明:沉桩过程中桩端土体发生应力集中的现象,桩周土体变形较大;沉桩会使邻桩竖向承载力提高,提高值大小与后补桩桩径、土体弹性模量、土体粘聚力以及桩土之间的摩擦系数呈正相关,与两桩的桩距呈负相关;就敏感性而言,桩长、桩径与土体的内摩擦角、粘聚力及桩土间摩擦系数的增大都会使单桩承载力增大较为明显,土体弹性模量次之。(2)对高层建筑不均匀沉降及对其在沉降基础上进行截桩纠偏时上部结构响应进行数值分析。结果显示:不均匀沉降会使得高层建筑顶部发生较大的水平位移,一层的梁柱结点处应力较大;单次截桩长度与结构的水平位移呈线性关系,截桩迫降可根据单次截桩结构响应的数值分析结果及结构实际的倾斜程度来确定单次截桩的长度及截桩次数。(3)通过钢筋拔出试验和显微电镜试验探究了硅灰掺量对钢筋和带压力封桩所用灌浆料粘结强度的影响,并从微观对其机理进行分析。结果表明:硅灰可消耗对粘结性不利的氢氧化钙晶体,提高了粘结界面处的致密度,使二者粘结强度提高;对灌浆料收缩徐变带来的封桩预压力损失进行了研究,并提出了带压力封桩预压力的利用效率计算式。本文对高层建筑纠偏过程结构响应的研究,得出的结论对高层建筑纠偏施工具有一定的指导意义。
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