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基坑开挖引起的土体位移会使邻近建筑物的桩基础产生附加变形和弯矩(此种受力型式的桩称为被动桩),若周围土体位移过大,会导致桩基础的变形增大甚至破坏,从而引起建筑物倾斜,甚至发生倒塌。
基于目前国内外基坑开挖对邻近建筑物基础影响研究的现状,本文以上海某整体倒塌的住宅楼为研究对象,采用数值模拟的方法,对既有建筑物桩基础在被动荷载作用下的受力和变形特性进行了系统的研究。
在对被动桩的理论和计算方法进行了系统总结的基础上,将基坑、坑边土体、堆土和相邻建筑物作为一个整体,运用有限元软件ABAQUS,对在邻近基坑开挖和堆土共同作用下的既有建筑物桩基础的受力和变形特性进行了研究。经过大量的数值模拟分析后得出,随着基坑开挖深度和堆土高度的增加,桩身水平位移和弯矩都不断增加;与堆土侧桩相比,邻近基坑的桩受力情况更为不利。在堆土压力作用下,建筑物下方的土中形成了向基坑一侧的水平应力场和位移场,与基坑开挖卸压引起的建筑物下方土中位移场方向相同,桩基础承受的水平力超过其侧向承载能力,导致桩基础破坏。
此外,通过对实际上程进行三维有限元模拟计算,将得出的结果与二维模型结果进行了对比。最后针对基坑开挖、建筑物周边堆土、支护形式等的不同工况进行了研究,分析了以上因素对桩基础内力及位移的影响。