復合地基理論 TheoriesofCompositeFoundation xx林業大學土木工程學院 1發展概況 復合地基 CompositeFoundation 一詞 國外最早見于1962年 復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和根據 它已廣泛地運用于如碎石樁 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 主要指天然地基中設置碎石樁而形成的碎石樁復合地基 深層攪拌法和高壓噴射注漿法的應用 人們開始重視水泥土樁復合地基的研究 復合地基定義的爭論 復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 在相對剛性基礎上兩者共同分擔上部荷載并協調變形 包括剪切變形 的地基 砂石樁復合地基或水泥土樁復合地基 根據樁體的剛度 樁體與基礎不相連 與樁體剛度無關 樁和樁間土共同承擔荷載 根據其工作狀態 復合地基計算簡圖 我國復合地基技術發展 1990年河北承德 由中國建筑學會地基基礎專業委員會黃熙齡院士主持召開了我國第一次以復合地基為專題的學術討論會 應用領域 高等級公路 房屋建筑 鐵路 堆場 機場 堤壩 工業廠房地基 堆場水泥土攪拌樁復合地基 房屋建筑粉噴樁復合地基 水下的碎石樁復合地基 碎石樁復合地基 強夯置換復合地基 碼頭 機場 2復合地基的分類與形成條件 1 根據地基中增強體的方向可分為水平向增強體復合地基和豎向增強體復合地基 均質人工地基 雙層地基 水平向增強復合地基 豎直向增強復合地基 2 根據復合地基工作機理可作下述分類 復合地基常用的形式 水平向增強復合地基 豎直向增強復合地基 斜向增強復合地基 長短樁復合地基 地基 復合地基 樁基的區別 天然地基 復合地基 樁基礎 復合地基中不存在類似樁基中的群樁效應 復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 它的實質就是考慮樁 土的共同作用 這無疑較之僅僅認為荷載由樁體來承擔要經濟和合理 形成條件 3復合地基作用機理和破壞模式 3 1作用機理 樁體作用 墊層作用 加速固結作用 擠密作用 加筋作用 3 2破壞模式 1 對于不同的樁型 有不同的破壞模式 2 對于同一樁型 當其樁身強度不同時 也會有不同的破壞模式 3 對于同一樁型 當土層條件不同時 也將發生不同的破壞模式 非均質粘性土中碎石樁破壞機理 水泥土樁體與樁間土應力應變關系 復合地基的二次屈服現象 4復合地基承載力計算 樁體復合地基 4 1樁體復合地基承載力計算模式 樁 土承載力進行疊加 樁 土 pcf 樁極限承載力 kPa psf 天然地基限承載力 kPa K1 復合地基中樁實際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數 K2 樁間土與天然地基承載力不同的修正系數 1 反映樁的極限承載力發揮程度的系數 1 反映樁間土的極限承載力發揮程度的系數 m 復合地基置換率 若能有效確定復合地基中樁的實際極限承載力 且破壞模式為樁先破壞 則上式可寫為 復合地基容許承載力 安全系數 采用承載力特征值表示 可寫為 樁間土發揮程度 4 2樁體極限承載力計算 1 粘結材料樁極限承載力計算 1 根據樁身材料強度計算 樁體極限抗壓強度 2 根據樁側摩阻力和樁端阻力計算 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算 樁周土可能發揮的對樁體的側限能力對散體材料樁復合地基極限承載力起關鍵作用 樁側土提供的側向極限應力 樁體材料的被動土壓力系數 側向極限應力的計算方法 Brauns 1978 計算式 圓孔擴張理論計算式 Wong H Y 1975 計算式 Hughes和Withers 1974 計算式 被動土壓力法 4 3樁間土極限承載力計算 1 樁間土極限承載力影響因素 1 成樁時的擠密作用 2 振動 擾動引起的孔壓升高 土體強度下降 而后的觸變恢復 3 樁體材料對樁間土的影響 吸水 放熱 離子交換等 4 樁體透水時的排水固結作用 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算方法 通常樁間土極限承載力取相應的天然地基極限承載力值 除載荷試驗或查規范外 常用Skempton極限承載力公式計算 Nc 承載力系數 當 0時 取5 14 4 3復合地基加固區下臥層承載力驗算 4 4下臥層地基強度驗算 式中 假想實體基礎底面壓力 kPa 基礎底面積 m2 假想實體基礎的自重 kN 假想實體基礎側表面積 m2 假想實體基礎側表面平均摩阻力 kPa 假想實體基礎邊緣地基土的容許承載力 kPa 假想實體基礎底面積 m2 假想實體基礎底面經修正后的地基容許承載力 kPa 5復合地基沉降計算 5 1復合地基沉降計算 加固區