旁侧荷载对复合地基性状的影响

1、旁侧荷载对复合地基性状的影响半刚性与刚性桩不仅可作为低、多层建造物下脆弱不良地基的处理,而且在高层、超高层以及重型建造物中也有着较为广泛的应用,许多状况下是将具有较高承载力的良好地基与半刚性或刚性桩组成复合地基,进一步提高地基的承载能力,用以担当上部结构的巨大荷载。因为高层和超高层建造基础埋深一般不小于5m,有的甚至超过20m,当基础埋深较大时,复合地基所受的旁侧荷载(简称旁载)很大。旁载对复合地基工作性状有何影响,桩土受力特点如何,实际工程中应如何考虑旁载效应,则鲜为报道1-7。本文以CFG桩复合地基为例,利用FLAC-3D建立了复合地基3维数值分析模型1,通过对照有无旁载条件下复合地基的变

2、形特性、承载能力、桩土应力比和桩土荷载分担比等,研究旁载对半刚性或刚性桩复合地基工作性状的影响。 1 模型的建立 如图1、图2所示,设基础埋深为d,基础埋深范围内土层的加权平均重度为0,则旁载q=0d。 建模时按d=6m,q=120kPa,基底压力按P=300kPa。其余参数为:桩长L=64m,桩径d=04m,垫层厚度h=150mm,承台厚度b=300mm,桩数77,桩距为125m,由对称性取1/4举行模拟。模型加固区总面积3125m3125m,水平方向计算区域625m625m,竖直方向自桩顶起取至2倍桩长深度。边界条件为底面固定,限制4个侧面的水平向位移,只将顶面设为自由面。几何模型及其网格

3、划分如图3所示。模型中各种材料的物理、力学性质指标取值见表1。 2 旁载对复合地基变形与承载力的影响 图46为基础底面下复合地基中不同深度处有无旁载条件下的沉降对照。从中可看出:在基础底面下,有旁载条件下的沉降量比无旁载时要小,而在基础边缘以外的沉降量比无旁载时要大。说明旁载会在一定程度上起到抑制基础外侧土体向上隆起的作用,减小其侧向变形,从而导致同一深度处的竖向变形趋于匀称化。 图79分离为桩间土、CFG桩桩顶和复合地基的p-s曲线。可见,在荷载水平较低(本次模拟最大一级荷载p=300kPa)的状况下,有无旁载条件下的桩间土、CFG桩桩顶和复合地基的p-s曲线差别较小。当荷载p150kPa时

4、(基本上与旁载q=120kPa相当),旁载对复合地基性状基本无影响。当荷载p150kPa(即荷载超过旁载)后,随着荷载的增强,桩间土、CFG桩和复合地基的承载力比无旁载时渐渐增大。 3 桩土应力比与桩土荷载分担比 由图10可见,在有无旁载条件下,桩土应力比均随荷载的增强而增强,且随着荷载的加大,增速减缓,呈渐趋稳定之态势。在相同荷载水平下,有旁载条件下的桩土应力比,比无旁载条件下小得多。反映到荷载分担比上(图11)就是有无旁载条件下,桩荷载分担比随荷载增强而增强,而土的荷载分担比则相应减小。值得留意的是,有旁载条件下桩土的荷载分担比显然不同于无旁载条件下的值,同一荷载水平时,有旁载条件下桩的荷

5、载分担比显然低于无旁载时的。这一现象可由桩土模量比的变化来解释。旁载效应提高了桩间土的承载力及变形模量,而对桩则几乎无影响,导致桩土模量比低于无旁载时,使得桩身应力集中的水平有所下降,桩的荷载分担比降低。这一现象表明,有旁载条件下,桩承载力的发挥要滞后于无旁载时,桩需要在更高的总荷载下才干发挥其承载力,其桩体作用的平安系数较无旁载时有所提高。不难看出,旁载效应主要是通过提高桩间土的承载力来提高复合地基的承载力。 4 结语 现行建造地基处理技术规范8JGJ79-2022中3.0.4条规定:对复合地基承载力特征值举行修正时,基础宽度的地基承载力修正系数应取为零,即不作宽度修正;基础埋深的地基承载力修正系数应取为1.0。规范JGJ79-2022中对加固前自然地基的种类与性质不加区别,统一采用上述规定可能会低估复合地基的承载能力,特殊是当自然地基强度较高,建造地基基础设计规范9GB50007-2022中的自然地基承载力深度修正系数较大时,可能会严峻低估复合地基的承载能力,造成不须要的奢侈。现有的复合地基载荷实验资料多是在无旁侧荷载条件下测