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复合地基理论 TheoriesofCompositeFoundation xx林业大学土木工程学院 1发展概况 复合地基 CompositeFoundation 一词 国外最早见于1962年 复合地基的概念已成为很多地基处理方法的理论分析及公式建立的基础和根据 它已广泛地运用于如碎石桩 砂桩 水泥土搅拌桩 旋喷桩和石灰桩等加固地基的理论分析中 初期 后来 主要指天然地基中设置碎石桩而形成的碎石桩复合地基 深层搅拌法和高压喷射注浆法的应用 人们开始重视水泥土桩复合地基的研究 复合地基定义的争论 复合地基是指两种刚度 或模量 不同的材料 桩体和桩间土 所组成 在相对刚性基础上两者共同分担上部荷载并协调变形 包括剪切变形 的地基 砂石桩复合地基或水泥土桩复合地基 根据桩体的刚度 桩体与基础不相连 与桩体刚度无关 桩和桩间土共同承担荷载 根据其工作状态 复合地基计算简图 我国复合地基技术发展 1990年河北承德 由中国建筑学会地基基础专业委员会黄熙龄院士主持召开了我国第一次以复合地基为专题的学术讨论会 应用领域 高等级公路 房屋建筑 铁路 堆场 机场 堤坝 工业厂房地基 堆场水泥土搅拌桩复合地基 房屋建筑粉喷桩复合地基 水下的碎石桩复合地基 碎石桩复合地基 强夯置换复合地基 码头 机场 2复合地基的分类与形成条件 1 根据地基中增强体的方向可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基 均质人工地基 双层地基 水平向增强复合地基 竖直向增强复合地基 2 根据复合地基工作机理可作下述分类 复合地基常用的形式 水平向增强复合地基 竖直向增强复合地基 斜向增强复合地基 长短桩复合地基 地基 复合地基 桩基的区别 天然地基 复合地基 桩基础 复合地基中不存在类似桩基中的群桩效应 复合地基犹似钢筋混凝土 其中地基中的桩体有如混凝土中的钢筋 它的实质就是考虑桩 土的共同作用 这无疑较之仅仅认为荷载由桩体来承担要经济和合理 形成条件 3复合地基作用机理和破坏模式 3 1作用机理 桩体作用 垫层作用 加速固结作用 挤密作用 加筋作用 3 2破坏模式 1 对于不同的桩型 有不同的破坏模式 2 对于同一桩型 当其桩身强度不同时 也会有不同的破坏模式 3 对于同一桩型 当土层条件不同时 也将发生不同的破坏模式 非均质粘性土中碎石桩破坏机理 水泥土桩体与桩间土应力应变关系 复合地基的二次屈服现象 4复合地基承载力计算 桩体复合地基 4 1桩体复合地基承载力计算模式 桩 土承载力进行叠加 桩 土 pcf 桩极限承载力 kPa psf 天然地基限承载力 kPa K1 复合地基中桩实际极限承载力与单桩极限承载力不同的修正系数 K2 桩间土与天然地基承载力不同的修正系数 1 反映桩的极限承载力发挥程度的系数 1 反映桩间土的极限承载力发挥程度的系数 m 复合地基置换率 若能有效确定复合地基中桩的实际极限承载力 且破坏模式为桩先破坏 则上式可写为 复合地基容许承载力 安全系数 采用承载力特征值表示 可写为 桩间土发挥程度 4 2桩体极限承载力计算 1 粘结材料桩极限承载力计算 1 根据桩身材料强度计算 桩体极限抗压强度 2 根据桩侧摩阻力和桩端阻力计算 二者中取小值为单桩极限承载力 2 散体材料桩极限承载力计算 桩周土可能发挥的对桩体的侧限能力对散体材料桩复合地基极限承载力起关键作用 桩侧土提供的侧向极限应力 桩体材料的被动土压力系数 侧向极限应力的计算方法 Brauns 1978 计算式 圆孔扩张理论计算式 Wong H Y 1975 计算式 Hughes和Withers 1974 计算式 被动土压力法 4 3桩间土极限承载力计算 1 桩间土极限承载力影响因素 1 成桩时的挤密作用 2 振动 扰动引起的孔压升高 土体强度下降 而后的触变恢复 3 桩体材料对桩间土的影响 吸水 放热 离子交换等 4 桩体透水时的排水固结作用 以上因素大多是使桩间土极限承载力高于天然地基承载力 2 桩间土极限承载力计算方法 通常桩间土极限承载力取相应的天然地基极限承载力值 除载荷试验或查规范外 常用Skempton极限承载力公式计算 Nc 承载力系数 当 0时 取5 14 4 3复合地基加固区下卧层承载力验算 4 4下卧层地基强度验算 式中 假想实体基础底面压力 kPa 基础底面积 m2 假想实体基础的自重 kN 假想实体基础侧表面积 m2 假想实体基础侧表面平均摩阻力 kPa 假想实体基础边缘地基土的容许承载力 kPa 假想实体基础底面积 m2 假想实体基础底面经修正后的地基容许承载力 kPa 5复合地基沉降计算 5 1复合地基沉降计算 加固区