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20世纪30年代开始,由于地下水的开采利用,上海出现了严重的地面沉降现象。60年代以后随着地下水开采的严格限制,地面沉降得到了控制甚至出现了回弹。然而进入20世纪90年代,上海中心城区大规模集中的城市建设引起地面沉降出现了显著增长,而对于这些工程活动引起的地面沉降的研究显得非常缺乏。
本课题主要针对高层建筑群的新增荷载引起的地层位移问题进行探讨,为了达到这一目标,建立了单个群桩位移场的计算方法,分析了群桩之间的相互影响。提出了地面沉降比和地面沉降增量比例的概念,为高层建筑群引起的地层位移的计算提出了新的思路。同时本文运用所建立的计算方法对桩基设计中的隔离桩效果问题,高层建筑群引起的隧道沉降问题进行了分析。本文的具体工作如下:
1、利用Mindlin应力解和位移解在水平面和竖向平面的积分,通过将群桩等代为一个大的单桩,得到两种新的群桩自身沉降和周围土体竖向位移的计算方法;从而建立了单个群桩的位移场,为后续的研究奠定基础。
2、通过匀质土和Gibson土群桩沉降场性状的分析,提出了地面沉降比的概念,得到了利用群桩最大沉降来计算群桩周围地面沉降的方法,并通过实例分析验证了本文方法。
3、针对目前缺乏实用的隔离桩效果的计算方法,在群桩周围土体竖向位移计算的基础上,分析了隔离桩对群桩周围地层位移的影响,并推导了隔离桩的效果估算式。
4、从两个群桩的共同作用出发,推广至多个群桩共同分析的方法。计算分析了匀质土和Gibson土地面沉降特征,引入地面沉降增量比例的概念,确立了利用高层建筑自身最大沉降来推算高层建筑群引起的地面沉降的计算方法。为了验证这一方法,对两个群桩之间的对倾实例进行了计算分析;而后以陆家嘴中心绿地为实例,对高层建筑群引起的地面沉降进行了探索性的计算分析。
5、应用本文提出的计算方法,对单个建筑和多个建筑在理想土层和实际土层中对邻近隧道的影响进行了计算分析,探讨了存在的一般规律。