復(fù)合地基理論 TheoriesofCompositeFoundation xx林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院 1發(fā)展概況 復(fù)合地基 CompositeFoundation 一詞 國(guó)外最早見(jiàn)于1962年 復(fù)合地基的概念已成為很多地基處理方法的理論分析及公式建立的基礎(chǔ)和根據(jù) 它已廣泛地運(yùn)用于如碎石樁 砂樁 水泥土攪拌樁 旋噴樁和石灰樁等加固地基的理論分析中 初期 后來(lái) 主要指天然地基中設(shè)置碎石樁而形成的碎石樁復(fù)合地基 深層攪拌法和高壓噴射注漿法的應(yīng)用 人們開(kāi)始重視水泥土樁復(fù)合地基的研究 復(fù)合地基定義的爭(zhēng)論 復(fù)合地基是指兩種剛度 或模量 不同的材料 樁體和樁間土 所組成 在相對(duì)剛性基礎(chǔ)上兩者共同分擔(dān)上部荷載并協(xié)調(diào)變形 包括剪切變形 的地基 砂石樁復(fù)合地基或水泥土樁復(fù)合地基 根據(jù)樁體的剛度 樁體與基礎(chǔ)不相連 與樁體剛度無(wú)關(guān) 樁和樁間土共同承擔(dān)荷載 根據(jù)其工作狀態(tài) 復(fù)合地基計(jì)算簡(jiǎn)圖 我國(guó)復(fù)合地基技術(shù)發(fā)展 1990年河北承德 由中國(guó)建筑學(xué)會(huì)地基基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)黃熙齡院士主持召開(kāi)了我國(guó)第一次以復(fù)合地基為專(zhuān)題的學(xué)術(shù)討論會(huì) 應(yīng)用領(lǐng)域 高等級(jí)公路 房屋建筑 鐵路 堆場(chǎng) 機(jī)場(chǎng) 堤壩 工業(yè)廠房地基 堆場(chǎng)水泥土攪拌樁復(fù)合地基 房屋建筑粉噴樁復(fù)合地基 水下的碎石樁復(fù)合地基 碎石樁復(fù)合地基 強(qiáng)夯置換復(fù)合地基 碼頭 機(jī)場(chǎng) 2復(fù)合地基的分類(lèi)與形成條件 1 根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向可分為水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基和豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基 均質(zhì)人工地基 雙層地基 水平向增強(qiáng)復(fù)合地基 豎直向增強(qiáng)復(fù)合地基 2 根據(jù)復(fù)合地基工作機(jī)理可作下述分類(lèi) 復(fù)合地基常用的形式 水平向增強(qiáng)復(fù)合地基 豎直向增強(qiáng)復(fù)合地基 斜向增強(qiáng)復(fù)合地基 長(zhǎng)短樁復(fù)合地基 地基 復(fù)合地基 樁基的區(qū)別 天然地基 復(fù)合地基 樁基礎(chǔ) 復(fù)合地基中不存在類(lèi)似樁基中的群樁效應(yīng) 復(fù)合地基猶似鋼筋混凝土 其中地基中的樁體有如混凝土中的鋼筋 它的實(shí)質(zhì)就是考慮樁 土的共同作用 這無(wú)疑較之僅僅認(rèn)為荷載由樁體來(lái)承擔(dān)要經(jīng)濟(jì)和合理 形成條件 3復(fù)合地基作用機(jī)理和破壞模式 3 1作用機(jī)理 樁體作用 墊層作用 加速固結(jié)作用 擠密作用 加筋作用 3 2破壞模式 1 對(duì)于不同的樁型 有不同的破壞模式 2 對(duì)于同一樁型 當(dāng)其樁身強(qiáng)度不同時(shí) 也會(huì)有不同的破壞模式 3 對(duì)于同一樁型 當(dāng)土層條件不同時(shí) 也將發(fā)生不同的破壞模式 非均質(zhì)粘性土中碎石樁破壞機(jī)理 水泥土樁體與樁間土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 復(fù)合地基的二次屈服現(xiàn)象 4復(fù)合地基承載力計(jì)算 樁體復(fù)合地基 4 1樁體復(fù)合地基承載力計(jì)算模式 樁 土承載力進(jìn)行疊加 樁 土 pcf 樁極限承載力 kPa psf 天然地基限承載力 kPa K1 復(fù)合地基中樁實(shí)際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數(shù) K2 樁間土與天然地基承載力不同的修正系數(shù) 1 反映樁的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù) 1 反映樁間土的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù) m 復(fù)合地基置換率 若能有效確定復(fù)合地基中樁的實(shí)際極限承載力 且破壞模式為樁先破壞 則上式可寫(xiě)為 復(fù)合地基容許承載力 安全系數(shù) 采用承載力特征值表示 可寫(xiě)為 樁間土發(fā)揮程度 4 2樁體極限承載力計(jì)算 1 粘結(jié)材料樁極限承載力計(jì)算 1 根據(jù)樁身材料強(qiáng)度計(jì)算 樁體極限抗壓強(qiáng)度 2 根據(jù)樁側(cè)摩阻力和樁端阻力計(jì)算 二者中取小值為單樁極限承載力 2 散體材料樁極限承載力計(jì)算 樁周土可能發(fā)揮的對(duì)樁體的側(cè)限能力對(duì)散體材料樁復(fù)合地基極限承載力起關(guān)鍵作用 樁側(cè)土提供的側(cè)向極限應(yīng)力 樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù) 側(cè)向極限應(yīng)力的計(jì)算方法 Brauns 1978 計(jì)算式 圓孔擴(kuò)張理論計(jì)算式 Wong H Y 1975 計(jì)算式 Hughes和Withers 1974 計(jì)算式 被動(dòng)土壓力法 4 3樁間土極限承載力計(jì)算 1 樁間土極限承載力影響因素 1 成樁時(shí)的擠密作用 2 振動(dòng) 擾動(dòng)引起的孔壓升高 土體強(qiáng)度下降 而后的觸變恢復(fù) 3 樁體材料對(duì)樁間土的影響 吸水 放熱 離子交換等 4 樁體透水時(shí)的排水固結(jié)作用 以上因素大多是使樁間土極限承載力高于天然地基承載力 2 樁間土極限承載力計(jì)算方法 通常樁間土極限承載力取相應(yīng)的天然地基極限承載力值 除載荷試驗(yàn)或查規(guī)范外 常用Skempton極限承載力公式計(jì)算 Nc 承載力系數(shù) 當(dāng) 0時(shí) 取5 14 4 3復(fù)合地基加固區(qū)下臥層承載力驗(yàn)算 4 4下臥層地基強(qiáng)度驗(yàn)算 式中 假想實(shí)體基礎(chǔ)底面壓力 kPa 基礎(chǔ)底面積 m2 假想實(shí)體基礎(chǔ)的自重 kN 假想實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)表面積 m2 假想實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)表面平均摩阻力 kPa 假想實(shí)體基礎(chǔ)邊緣地基土的容許承載力 kPa 假想實(shí)體基礎(chǔ)底面積 m2 假想實(shí)體基礎(chǔ)底面經(jīng)修正后的地基容許承載力 kPa 5復(fù)合地基沉降計(jì)算 5 1復(fù)合地基沉降計(jì)算 加固區(qū)