倾斜鹅卵石下卧层地基对基础及上部结构的影响

2010-03-21李红星刘增荣李皆伸

河南建材 2010年4期

李红星，刘增荣，李皆伸

1 西安建筑科技大学土木工程学院（710055） 2 甘肃大唐白龙江发电有限责任公司（746412）

在我国山区的城市建设中,大量的建筑物需要建设在古河道地基上。倾斜下卧层地基—上部结构—基础的共同作用研究成为岩土工程实践中所面临的一个具有现实意义的重要课题。

1 课题研究的目的

针对现在许多高校的新校区建立在古河道的河漫滩上，在河漫滩地质条件下，淤泥下往往是倾斜的鹅卵石，工程上通常的做法是将淤泥挖除后回填垫层,鹅卵石地基作为倾斜的下卧层势必对基础和上部机构产生影响,尤其是不均匀沉降对基础和上部结构内力和建筑物的倾斜产生的影响更不可忽略。所以研究这种情况下地基与基础和上部机构的共同作用分析是有现实意义的并希望本文能对我国地基—基础—上部结构相互作用机理的研究工作有所启发，有所帮助。

2 研究内容

根据上述研究目的，本文拟进行下述研究工作:

1）对不同鹅卵石下卧层强度、下卧层坡度情况下基础与上部结构及鹅卵石下卧层地基的共同作用进行数值计算，分析这些情况下鹅卵石下卧层地基、基础、上部结构三者受力和变形的变化,研究鹅卵石下卧层地基对上部结构—基础—特殊地基共同作用的影响。

2）对以上的研究成果进行总结归纳，对相关的工程实践设计提出相关的建议。

3 倾斜鹅卵石下卧层、基础及上部结构计算模型的建立

该工程为西工大长安校区二期24-11号学生公寓，为六层框架结构。坡度为鹅卵石下卧层,上部结构层高3.15m，柱距沿开间方向均为3.6m柱距沿进深方向均为6m，柱截面尺寸为0.6m×0.6m,梁截面尺寸均为0.18m×0.24m,上部结构梁柱均采用C25混凝土。基础采用柱下独立扩展基础型式(一阶方形平板式)，底面尺寸为1.2m×1.2m，基础也采用C25混凝土。数值分析中上部结构梁柱及基础均按线弹性材料考虑，其计算参数弹性模量E为2.85×107kN/m2，泊松比μ为0.2。分析中采用弹塑性Drucker-Prager模型进行模拟。

4 倾斜鹅卵石下卧层对基础、上部结构影响共同作用的分析

4.1 计算模型建立

在鹅卵石下卧层地基对独立基础及上部结构影响的共同作用分析算例的基础上,将鹅卵石下卧层地基的岩体换成为另外一种强度参数的岩体情况,通过两种不同强度的鹅卵石下卧层地基岩体情况计算结果的对比分析来研究鹅卵石下卧层的强度对共同作用的影响。岩体情况为鹅卵石下卧层A,新取的为鹅卵石下卧层B,两种岩体情况的Drucker-Prager模型参数如表1所示,为了分析对比方便下卧层A的材料参数与下卧层B的材料参数相差很大。

表1 两种不同鹅卵石下卧层参数的对比列表

4.2 鹅卵石下卧层地基及上部结构的整体变形情况

下卧层A和下卧层B两种不同参数地基情况下地基及其上部建筑结构的水平位移和竖向位移如图1(a)、(b)所示，图中鹅卵石下卧层地基、基础及上部结构剖面取图整体结构正立面的中心剖面。

在图1中，虚线为加载前未变形的鹅卵石下卧层地基、基础及建筑结构图,实体彩图为加载变形后的鹅卵石下卧层地基、基础及建筑结构变形图。由图(a)可见，对倾斜鹅卵石下卧层地基的上部结构而言,水平及竖向位移最大的点位于砖混结构左侧顶点;由图(b)可见，下卧层B地基情况下，相比下卧层A地基情况，倾斜鹅卵石下卧层地基、建筑结构的水平及竖向位移均相对较小。而在下卧层B地基情况下，地基的沉降向两侧延伸。这种情况下，碎石垫层持力层、基础及上部建筑结构均处于较为安全的状态。