【摘要】：既有建筑下挖增層改造將改變既有樁及托換樁基礎(chǔ)的承載性狀。首先,結(jié)合浙江飯店地下車庫擴建工程,分別分析下挖增層改造對既有單樁基礎(chǔ)及群樁基礎(chǔ)沉降性狀的影響。隨著增層下挖深度的增加,樁周土體對基樁的約束逐漸減小,基樁有可能發(fā)生屈曲失穩(wěn)破壞。之后,結(jié)合浙江飯店地下車庫擴建工程及甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程,研究下挖增層工況下嵌巖樁及非嵌巖樁的屈曲穩(wěn)定臨界荷載;在此基礎(chǔ)上,研究基樁兩端不同約束對嵌巖樁及非嵌巖樁屈曲穩(wěn)定的影響。最后,結(jié)合甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程的現(xiàn)場實測資料及有限元三維數(shù)值模型,分析既有建筑下挖增層改造對上部結(jié)構(gòu)沉降性狀,托換樁及新增地下室結(jié)構(gòu)柱承載性狀的影響。本文主要工作和成果如下:(1)利用荷載傳遞法建立下挖增層工況下單樁的受力模型并得到其控制方程,通過側(cè)阻軟化模型及端阻雙曲線模型分別模擬開挖工況下的樁側(cè)及樁端阻力荷載傳遞性狀,得出下挖深度對樁端極限阻力影響不大,而對樁側(cè)極限阻力影響較大;既有單樁基礎(chǔ)樁頂沉降量隨下挖深度不斷增大。假定托換樁基礎(chǔ)與既有樁基礎(chǔ)截面尺寸保持一致,考慮既有樁與托換樁之間存在的樁-樁相互作用,結(jié)合混合法研究下挖增層改造對群樁基礎(chǔ)沉降性狀的影響,得出隨著下挖深度的增加,方形承臺中心樁樁頂沉降量不斷增大;在同一開挖深度時,角樁樁頂沉降量最大,邊樁次之,中心樁最小;不同布樁形式會對群樁基礎(chǔ)中心樁樁頂沉降量產(chǎn)生一定的影響;下挖深度對圓形布樁中心樁樁頂沉降量影響最大,方形次之,菱形最小;(2)由甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程托換樁載荷試驗可知,當反力架所提供的反力達到極限值時,對應的樁頂沉降量為1.61 mm;當樁頂荷載卸載至零時,托換樁樁頂殘余沉降量為1.22 mm;當樁頂荷載超過150 kN時,上部土層發(fā)生側(cè)阻軟化效應。結(jié)合甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程現(xiàn)場實測資料,可知托換樁樁身軸力隨開挖深度的增加而逐漸增大,隨入土深度的增加而緩慢減小;樁側(cè)摩阻力至上而下逐步發(fā)揮,在整個下挖增層改造過程中,樁端阻力始終為零;上部結(jié)構(gòu)沉降量隨時間而緩慢增大,但在截樁工序中,上部結(jié)構(gòu)沉降量急劇增大;結(jié)構(gòu)柱軸力隨托換樁截除數(shù)量的增加而急劇增大,特別是③號托換樁截除時,結(jié)構(gòu)柱軸力增量達到最大值;相鄰承臺截樁對結(jié)構(gòu)柱軸力的影響可忽略不計;(3)結(jié)合浙江飯店地下車庫擴建工程和甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程,通過能量法建立嵌巖樁及非嵌巖樁樁-土體系總勢能方程,利用最小勢能原理,導出樁身屈曲穩(wěn)定臨界荷載表達式,并分析下挖增層改造對嵌巖樁及非嵌巖樁屈曲穩(wěn)定臨界荷載的影響;之后,分析不同樁頂約束對下挖增層工況下的嵌巖樁及非嵌巖樁屈曲穩(wěn)定臨界荷載的影響。表明,隨著半波數(shù)的增加,嵌巖樁與非嵌巖樁的屈曲穩(wěn)定臨界荷載急劇收斂,且樁頂固定時的收斂速度最快,鉸接次之,彈性嵌固最慢;樁側(cè)摩阻力及樁身自重對非嵌巖樁屈曲穩(wěn)定臨界荷載的影響不明顯;非嵌巖樁的屈曲穩(wěn)定臨界荷載隨比例系數(shù)m值的增大而增加,但當下挖深度大于4.0m時,m值對非嵌巖樁的屈曲穩(wěn)定臨界荷載的影響可忽略不計;嵌巖樁與非嵌巖樁的屈曲穩(wěn)定臨界荷載隨下挖深度的增加而急劇減小;不同樁頂約束對樁基礎(chǔ)屈曲穩(wěn)定臨界荷載比影響不同,在同一開挖深度時,樁頂固定時,臨界荷載比最大,彈性嵌固次之,鉸接最小;隨著下挖深度的增加,樁頂固定時的臨界荷載比緩慢減小,而樁頂嵌固及鉸接時的臨界荷載比急劇降低;(4)利用Plaxis 3D有限元軟件建立甘水巷3號組團地下室建設(shè)工程中7C承臺的三維實體模型,分析下挖增層改造對7C承臺沉降、托換樁及新增地下室結(jié)構(gòu)柱承載性狀的影響�？芍袚Q樁施工結(jié)束后,土層下挖對7C承臺沉降性狀的影響較基礎(chǔ)托換施工之前小;當下挖至指定標高時,澆筑新增地下室底板對上部結(jié)構(gòu)沉降性狀影響較大�；A(chǔ)托換及澆筑結(jié)構(gòu)柱對上部結(jié)構(gòu)沉降性狀的影響可忽略不計。不同的截樁順序?qū)Y(jié)構(gòu)柱軸力會有一定的影響。
[Abstract]:First of all, combined with the extension project of Zhejiang Hotel underground garage, the influence of excavation and layering on the settlement behavior of existing single pile foundation and pile group foundation is analyzed. After that, the critical buckling load of rock-socketed pile and non-rock-socketed pile under the condition of digging and adding layers is studied. On this basis, the buckling stability of rock-socketed pile and non-rock-socketed pile under different constraints at both ends is studied. Finally, combined with the in-situ measured data of the basement construction project of Ganshui Lane Group 3 and the finite element three-dimensional numerical model, this paper analyzes the influence of the excavation and storey addition on the settlement behavior of the superstructure, underpinning piles and the bearing behavior of the new basement columns. The load transfer behavior of pile side resistance and pile tip resistance under excavation is simulated by side resistance softening model and end resistance hyperbolic model respectively. It is concluded that the depth of excavation has little effect on the ultimate resistance of pile tip, but has great influence on the ultimate resistance of pile side. The top settlement increases with the depth of excavation. Assuming that the section size of underpinning pile foundation is consistent with that of existing pile foundation, considering the interaction between existing pile and underpinning pile, combined with the hybrid method, this paper studies the influence of layered excavation on the settlement behavior of pile group foundation. At the same excavation depth, the top settlement of corner pile is the largest, the side pile is the second, and the center pile is the smallest; different forms of pile arrangement will have a certain impact on the top settlement of pile group foundation; the bottom excavation depth has the greatest impact on the top settlement of circular pile center, followed by square, the diamond is the smallest; (2) Ganshui Lane 3. Load test of underpinning pile in No.1 group basement construction project shows that when the reaction force provided by the reaction frame reaches the limit value, the corresponding settlement of pile top is 1.61 mm; when the load of pile top is unloaded to zero, the residual settlement of underpinning pile top is 1.22 mm; when the load of pile top exceeds 150 kN, the lateral resistance softening effect occurs in the upper soil layer. The measured data of the basement construction project of Group No. 1 show that the axial force of underpinning pile increases gradually with the increase of excavation depth and decreases slowly with the increase of excavation depth; the friction resistance of pile side is gradually exerted from top to bottom, and the resistance of pile tip is always zero during the whole process of the downward excavation and layering; the settlement of superstructure is slowly with time. The axial force of the structural column increases sharply with the increase of the number of underpinned piles, especially when the number of underpinned piles is cut off, the axial force increment of the structural column reaches the maximum value; the influence of the adjacent pile cap on the axial force of the structural column can be neglected; (3) The expansion of the underground garage of Zhejiang Hotel can be considered; (3) The influence of the adjacent pile cap on the axial force of the structural column can be neglected. The total potential energy equation of rock-socketed pile and non-rock-socketed pile-soil system is established by energy method. The expression of critical load for buckling stability of pile body is derived by using the principle of minimum potential energy. The influence of excavation and layering increase on critical load of rock-socketed pile and non-rock-socketed pile is analyzed. The results show that the critical buckling load of rock-socketed and non-rock-socketed piles converges sharply with the increase of half wave number, and the convergence speed is the fastest when the top of the pile is fixed, followed by the hinge, and the elastic embedding is the slowest. The critical buckling load of non-rock-socketed piles is not obvious; the critical buckling load of non-rock-socketed piles increases with the increase of the ratio coefficient m, but when the excavation depth is greater than 4.0 m, the influence of m on the critical buckling load of non-rock-socketed piles can be neglected; the critical buckling load of rock-socketed piles and non-rock-socketed piles can be neglected; the critical buckling load of rock-socketed piles The critical load ratio decreases sharply with the increase of the depth of excavation, and decreases slowly with the increase of the depth of excavation, but decreases slowly with the increase of the depth of excavation, while the critical load ratio decreases with the increase of the depth of excavation. The critical load ratio decreases sharply. (4) Using Plaxis 3D finite element software, a three-dimensional solid model of 7C pile cap in Ganshuixiang Group 3 basement construction project is established, and the influence of excavation and storey addition on the settlement of 7C pile cap, underpinning pile and the bearing behavior of new basement structural column is analyzed. The influence of foundation underpinning and pouring structural columns on the settlement behavior of superstructure can be neglected. The axial force of structural columns can be affected by different pile cutting sequence.
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU473.1

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本文編號：2228966