一个多桩型复合地基设计计算实例
桩基础实例设计计算书

桩基础实例设计计算书桩基础设计计算书⼀:建筑设计资料1、建筑场地⼟层按其成因⼟的特征和⼒学性质的不同⾃上⽽下划分为四层,物理⼒学指标见下表。
勘查期间测得地下⽔混合⽔位深为,地下⽔⽔质分析结果表明,本场地下⽔⽆腐蚀性。
建筑安全等级为2级,已知上部框架结构由柱⼦传来的荷载:V = 3200kN, M=400kN mg,H = 50kN;柱的截⾯尺⼨为:400×400mm;承台底⾯埋深:D =。
2、根据地质资料,以黄⼟粉质粘⼟为桩尖持⼒层,钢筋混凝⼟预制桩断⾯尺⼨为300×300,桩长为3、桩⾝资料:混凝⼟为C30,轴⼼抗压强度设计值fc=15MPa,弯曲强度设计值为fm =,主筋采⽤:4Φ16,强度设计值:fy=310MPa4、承台设计资料:混凝⼟为C30,轴⼼抗压强度设计值为fc=15MPa,弯曲抗压强度设计值为fm=。
、附:1):⼟层主要物理⼒学指标;2):桩静载荷试验曲线。
附表⼀:附表⼆:桩静载荷试验曲线⼆:设计要求:1、单桩竖向承载⼒标准值和设计值的计算;2、确定桩数和桩的平⾯布置图;3、群桩中基桩的受⼒验算4、承台结构设计及验算;5、桩及承台的施⼯图设计:包括桩的平⾯布置图,桩⾝配筋图,承台配筋和必要的施⼯说明;6、需要提交的报告:计算说明书和桩基础施⼯图。
三:桩基础设计(⼀):必要资料准备1、建筑物的类型机规模:住宅楼2、岩⼟⼯程勘察报告:见上页附表3、环境及检测条件:地下⽔⽆腐蚀性,Q —S 曲线见附表(⼆):外部荷载及桩型确定1、柱传来荷载:V = 3200kN 、M = 400kN ?m 、H = 50kN2、桩型确定:1)、由题意选桩为钢筋混凝⼟预制桩;2)、构造尺⼨:桩长L =,截⾯尺⼨:300×300mm 3)、桩⾝:混凝⼟强度 C30、cf=15MPa 、m=4φ16yf=310MPa 4)、承台材料:混凝⼟强度C30、cf=15MPa 、mf=tf=(三):单桩承载⼒确定 1、单桩竖向承载⼒的确定:1)、根据桩⾝材料强度(?=按折减,配筋φ16)2()1.0(150.25300310803.8)586.7pS cyR kNf f AA ?''=+=+?=2)、根据地基基础规范公式计算:1°、桩尖⼟端承载⼒计算:粉质粘⼟,LI=,⼊⼟深度为100800(800)8805pakPa q -=?= 2°、桩侧⼟摩擦⼒:粉质粘⼟层1:1.0LI17~24sakPa q= 取18kPa粉质粘⼟层2:0.60LI= ,24~31sakPa q= 取28kPa28800.340.3(189281)307.2p ippasia Ra kPaqq lA µ=+=?++?=∑3)、根据静载荷试验数据计算:根据静载荷单桩承载⼒试验Q s -曲线,按明显拐点法得单桩极限承载⼒550ukN Q=单桩承载⼒标准值:55027522uk kN QR === 根据以上各种条件下的计算结果,取单桩竖向承载⼒标准值275akN R单桩竖向承载⼒设计值1.2 1.2275330k kN R R ==?=4)、确定桩数和桩的布置:1°、初步假定承台的尺⼨为 223m ? 上部结构传来垂直荷载: 3200V kN = 承台和⼟⾃重: 2(23)20240G kN == 32002401.1 1.111.5330F G n R ++=?=?= 取 12n =根桩距:()()3~43~40.30.9~1.2S d m ==?= 取 1.0S m =2°、承台平⾯尺⼨及柱排列如下图:桩平⾯布置图1:100桩⽴⾯图(四):单桩受⼒验算: 1、单桩所受平均⼒:3200 2.6 3.6220297.912F G N kPa R n ++===<2、单桩所受最⼤及最⼩⼒:()()max max min2240050 1.5 1.5297.960.5 1.5iF G nMx Nx+??+=±=±=??∑3、单桩⽔平承载⼒计算: 150 4.212i H kPa n H === , 3200266.712i V == 4.211266.763.512H V ==<即 i V 与i H 合⼒与i V 的夹⾓⼩于5o∴单桩⽔平承载⼒满⾜要求,不需要进⼀步的验算。
多桩型复合地基

多桩型复合地基(1)多桩型复合地基承载力计算两桩型复合地基施工完成后,基于静力平衡方程,得出多桩型复合地基承载力计算公式:当主辅桩均为有粘结强度桩时:1122121212=(1)a a spk sk p p R R f m m m m f A A λλβ++--当主桩为由粘结强度桩、辅桩为散体桩时:111121=[(1)(1)]a spk sk p R f m m m n f A λβ+-+-两种桩型复合地基施工完成后桩间土承载力特征值sk f ,可通过现场载荷试验确定,初步设计时,也可以通过下式估算:sk ak f f α=式中:α为桩间土承载力提高系数;ak f 为天然地基承载力特征值(kPa )。
两种桩型复合地基施工完成后桩间土承载力提高系数α,不仅与土性和施工工艺密切相关,还和桩间距有密切的关系:1)两种桩型都采用无振动挤密作用的工艺,如人工洛阳铲、长螺旋钻成孔制桩等,桩间土承载力提高系数 1.0α=。
2)两种桩型中的一种采用振动挤密作用的工艺、另一种采用无振动挤密作用的工艺,如振冲碎石桩和长螺旋钻成孔CFG 桩:若两种桩型中其中一种采用振动挤密工艺的桩型(如振冲碎石桩),桩间距不大(5s d ≤):对振动挤密效果好的土,桩间土承载力可显著提高,对于松散粉土、粉细砂,桩间土承载力提高系数 1.2 1.5α=~;对可振动挤密,但挤密效果不大的一般粘性土可取 1.0α=;对不可挤密土,桩间土承载力提高系数可取1.0α=。
若两种桩型中其中一种采用振动挤密工艺的桩型(如振冲碎石桩),桩间距较大(5s d >),基于安全考虑,即使挤密效果好的土,桩间土承载力提高系数1.0α=。
3)两种桩型都采用有振动挤密作用的工艺,如振冲碎石桩和振动沉管CFG 桩,对振动挤密效果好的土,桩间土承载力可显著提高,对于松散粉土、粉细砂,桩间土承载力提高系数 1.2 1.5α=~;对可振动挤密,但挤密效果不大的一般粘性土可取 1.0α=;对不可挤密土,桩间土承载力提高系数可取 1.0α=。
CFG桩复合地基计算

D= L= Ap=D *3.14/4 μ p=D*3.14
2
2.参数取值: Rk=μ p*∑qsia*li+A*qp 3.单桩承载力特征值: Rk=η *fcu*Ap 取值Rk= 4.复合地基承载力特征值: fspk=λm*Rk/Ap+α*β *(1-m)*fsk
桩身强度折减系 桩间土强度提 桩间土强度发挥度: 桩间天然土承载 桩身混凝土无侧限抗压 力特征值fsk(Kpa) 强度标准值fcu(MPa) 高系数:α β (0.9~1.0) 数:η 0.25 502 628 502 258 m=(fspk-β *fsk)/(γ Ra/Ap-β *fsk) 1 0.9 150 20
CFG桩复合地基计算
直径D(m) 桩径(m) 有效桩长(m) 1.设计条件: 桩截面面积(m ) 桩周长μ
p 2
桩长范围土层名称 0.4 15 0.1256 1.2m) 0 4 3 3 3 2
桩侧土磨擦阻力特征值 (qsia) 17 26 11 22 24 35
5.面积置换率、桩距:
面积置换率
0.046
一根桩置换面积 A1=Ap/m
2.72
计算桩距S=SQRT(A1)
桩距 6.结论: 有效桩长L= 单桩承载力特征值Ra=
1.65 15 502.4
6.结论: 复合地基承载力特征值fspk= 桩身混凝土强度标准值fcu= 说明:1.本表按GB-JGJ79-2012编制。 2.绿色部分数据由人工输入。 258 C20
桩端土阻力(qp:未修正 承载力特征值)
550 单桩承载力发挥系 数γ (0.7~0.9) 0.7
1.65
多桩型复合地基承载力计算

1、0.4(米)2、0.4(米)3、0.85(米)4、0.85(米)5、0.08695、0.08696、579.5kN式中: R a1αP1=1u p1=1.256A P1=0.1256A P2=0.1256q p1=500Σq si l i =411.47、512.1kPa式中:f spk复合地基承载力特征值(kPa)β=0.9f sk =175λ1=0.85n=3三、设计说明1、经计算,处理后地基承载力特征值取fspk=512.1kPa,此值仅供参考。
地基处理施工完成后,甲方应委托具有复合地基检测资质单位进行现场复合地基载荷试验确定其值。
2、施工图见复合地基处桩布置图3、不大于30mm。
4、 CFG桩的桩长500桩顶标高为米,对应的高程为5、灰土桩的桩长桩顶标高为米,对应的高程为面积置换率 m 1=A P1/2s 1s 2=面积置换率 m 2=A P2/2s 1s 2=s 2=XX市XX小区X#住宅楼多桩型复合地基计算文件二、计算过程选取桩1(CFG桩)直径 d 1=选取桩2(灰土挤密桩)直径 d 2=采取矩形布桩桩距 s 1=一、设计依据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012 《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004 《xxxx 岩土工程勘察报告(详勘阶段)》2014.06R a1=u p1Σq si l i +αp1qp1A p1=(i表示第1层至第n层)仅由散体材料桩处理的复合地基桩土应力比桩1单桩竖向承载力特征值(kN)桩1桩端端阻力发挥系数桩1的周长(m)桩1的截面积(m 2)桩2的截面积(m 2)桩1端端阻力特征值(kPa)i表示第1层土至第n层土f spk =m 1λ1R a1/A p1+β[1-m 1+m 2(n-1)]f sk =桩间土承载力发挥系数桩1单桩承载力发挥系数桩顶和基础之间设置300mm厚褥垫层,褥垫层采用级配砂石,碎石最大粒径7.9.7-1 7.9.7-1 7.1.5-3。
桩复合地基设计方案【范本模板】

目录一、工程概况:0二、场区工程地质与水文地质条件0三、CFG桩复合地基设计计算1(一)、设计依据:1(二)、CFG桩计算2四、CFG桩复合地基设计参数13一、工程概况:拟建场地位于北京市海淀区上庄镇镇政府东侧。
需做地基处理的建筑物30#、31#、32#楼。
30#楼建筑物地基持力层为②粉质粘土—重粉质粘土层,承载力标准值为110kPa(按最不利土层取值),31#楼建筑物地基持力层为错误!粉质粘土-重粉质粘土层,承载力标准值为110kPa(按最不利土层取值),32#楼建筑物地基持力层为②粉质粘土-重粉质粘土、②1砂质粘土及粉砂层,承载力标准值为100kPa(按最不利土层取值)。
根据勘察报告提供的地基土参数,由设计单位提出,地基土承载力和沉降不能满足设计要求,必须进行地基处理,处理形式为CFG桩复合地基。
设计单位要求处理后的复合地基承载力标准值及建筑物最终沉降量满足以下条件:表1 建筑物设计要求二、场区工程地质与水文地质条件详见勘察报告三、CFG桩复合地基设计计算CFG桩即水泥粉煤灰碎石桩,是由碎石、石屑或砂、粉煤灰、掺适量水泥加水拌和,用各种成桩机制成的高粘结强度的桩型,该桩强度较高和桩间土、褥垫层一起形成复合地基,具有承载力较高和变形较小的特点,可用于加固各类软弱地基或承载力达不到设计要求的填土地基,具有较为明显的技术经济优势。
(一)、设计依据:1、北京鑫海厦建筑设计有限公司提供的《基础平面图》及设计要求2、根据北京京盛工程勘察中心提供的《上庄家园居住区N-28地块定向安置房西区33#住宅楼》岩土工程详细勘察报告(详细勘察)3、《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)4、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)5、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)6、《建筑桩基检测技术规范》(JGJ106-2014)(二)、CFG桩计算桩端持力层选择及桩长:依据规范应选择强度高、分布稳定的地层为桩端持力层,根据勘察报告,拟建场区选择⑤层粘性土作为桩端持力层。
组合桩复合地基工程实例分析

组合桩复合地基工程实例分析摘要:提出碎石桩与CFG桩组合型复合地基,即利用碎石桩、CFG桩、原土与基层联合造就半刚性复合地基,发挥碎石桩置换排水和CFG桩大幅度提高承载力的特性,扬长避短,优势互补,最大限度提高原土力学强度,变土体荷载为加固结构体系的一部分。
以某公路软基为实例,用碎石桩与CFG桩组合型桩对该软基进行处理。
检测结果满足设计要求,符合高速公路路基规范要求,表明该处理方法经济实用,应用前景广阔。
关键词:组合桩;碎石桩;CFG桩;软基处理1. 工程概况广州绕城公一支路K0+140~K0+240填土路基层属于软基,位于鱼塘和耕地之上。
由于原规划未含此支路,把该位置作为城市段建设时的弃土场,填土高达7~13m,对鱼塘未清淤和抽水、土质差、大多属于建设中清理还田的弃废杂填土,含水量大,在填筑中未经分层碾压,呈疏松状态,填筑时间短,自重固结尚未完成,沉降未趋于稳定,地基承载力低,满足不了建设路面需要。
工程地质条件如下:人工杂填土:呈黄色、松散湿密,含淤泥,膨胀土,未经分层压实处理,土质差,混杂。
标贯试验N=5,层厚7~13m,承载力f k=145kPa,最大压实度85%,表面反弹现象严重,含水量ω=21~23%,I p=12.4~13.7,孔隙比大,压缩性高、强度低。
淤泥:灰黑色,软至流塑状态,饱和,含大量腐殖质,层厚1~1.5m,填土前未清理。
细砂:呈灰、灰白色,稍至中密性,以细砂为主,含少量中粗砂和砾石,f k=160kPa,层厚1.0m。
粘土:黄、黄红色,硬塑状态,稍湿,局部混砂杂砾石,ω=18.0~25.6%,γ=19.4~20.6kN/m3,c=60~79kPa,φ=7~17°,f k=240~250kPa。
地下水赋存于土与淤泥层中,为上层孔隙滞水。
该段杂填土路基属大面积填土,路基的侧向位移小,不会影响其稳定性,主要是土质杂未经分层压实,呈疏松状态,承载力偏低,将会导致工后沉降过大,影响路面正常使用。
CFG桩复合地基设计案例

CFG桩复合地基设计案例摘要:随着科学技术的发展,高层建筑得到了越来越多的应用,天然地基承载力往往满足不了实际需要,因而促生了各种地基处理技术开发应用。
比如,地基换填法、振冲碎石桩法、注浆加固法等等。
在各种地基处理方法中,水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)技术以其独特的优势得到了快速发展,在全国都有应用。
CFG桩对地基承载力的提高幅度较大、应用范围广泛不受限制,经处理后的地基也沉降较小容易稳定,施工工艺简单以及造价便宜。
本文以实际工程为例,对CFG桩的设计方法和设计中注意要点进行了总结和讨论,为以后工程中应用提供参考。
关键词: CFG桩;地基处理;复合地基1、CFG桩简介水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)是由水泥、粉煤灰、碎石、砂或石屑加水搅拌,用各种成桩机械设备在地基土中钻孔灌注制成,强度达到C15~C25级混凝土的高粘结强度桩,简称为CFG桩。
2、本项目概况本项目位于包头市旧城区东河区,为住宅商业综合项目,其中三栋高层是住宅楼,四栋五层框架为商业。
1#~3#高层住宅采用平板式筏基,筏板基底标高为-7.0m,此标高土层是第3层土粉土层,粉土层地基承载力为160kPa,不足以承载上部荷载,需进行处理。
本文以3#住宅楼为例子,进行CFG桩设计计算。
3、地基承载力修正计算3#楼计算采用中国建筑科学研究院研发的PKPM软件计算,经计算,标准荷载作用下基底反力为445kPa 。
地基处理计算中取处理后地基实际承载力为450 kPa。
查《建筑地基处理技术规范》,处理后的建筑地基,不需进行宽度修正。
基础埋深修正系数取1.0 。
7、褥垫层的设置及预留桩头褥垫层的设置保证了桩间土始终参与工作,减少了基础底面的应力集中,也保证了桩体只承受竖向荷载作用,不承担水平荷载,确保桩体不发生折断。
本工程在CFG桩顶部设置300mm厚的褥垫层。
褥垫层的材料一般为级配砂石,由最大粒径≤30cm的中砂、粗砂、碎石等组成。
因CFG桩的施工一般是在基坑施工完成之前,CFG桩浇筑后上部容易发生离析现象,为保证CFG桩的成桩质量,施工时应至少保证在桩顶标高以上预留500mm的桩头,开挖后再将此部分质量较差部分用截桩机截掉。
10-CFG复合地基算例-国标

CFG复合地基计算(G1)一、基本资料CFG复合地基承载力特征值f spk= 480kPa二、计算参数桩径d=0.40m桩身面积A p=πd²/4=3.14×0.42/4=0.1256m2桩身周长u=πd=3.14×0.4=1.26m桩中心距(正三角形布置) s=1.50m桩分担的处理地基面积的等效系数n1=1.05桩分担处理地基面积的等效圆直径d e=n1×s=1.05×1.5=1.575面积置换率计m=d²/d e² =0.42/1.5752=0.0645单桩承载力发挥系数λ=0.85桩间土承载力发挥系数β=0.90桩间土天然地基承载力特征值f sk=180kpa三、CFG复合地基下土层承载力验算天然地基承载力特征值f ak=180KPa,考虑深宽修正后,其承载力fa的计算:f a=f ak+ηb×γ×(b-3)+ηd×γm×(d-0.5);γ=9kN/m3γm=9.0kN/m3ηb=0.3 ηd=1.5基础埋深d取3m(考虑地下室);基础宽度取6mf a=180+0.3×9×(6-3)+1.5×9×(3-0.5)=221.85kPafa=221.85kPa<fspk=500kPa,天然地基承载力不满足设计要求,需要CFG复合地基处理。
四、CFG单桩承载力特征值1. 按复合地基目标承载力特征值推算的CFG单桩承载力特征值因f spk=λ×m×R a/A p+β×(1-m) ×f sk,故CFG单桩承载力特征值R a=(f spk-β×(1-m)f sk) ×A p/(λ×m)R a= (480-0.9×(1-0.0645)×180) ×0.1256 /(0.85×0.0645)=752.45kNCFG单桩承载力特征值实取755kN。
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一个多桩型复合地基设计计算实例A Example of the Calculation of Multi-type-pile Composite Subgrade摘要:本文讨论了多桩型复合地基及其复合模量的基本概念。
介绍了一个多桩型复合地基承载力和变形的计算实例。
关键词:多桩型复合地基,复合模量,承载力,变形1 前言复合地基中的纵向增强体习惯上称作桩,由两种或两种以上桩型组成的复合地基称为多桩型复合地基。
比如,对可液化地基,为消除地基液化,可采用振动沉管碎石桩或振冲碎石桩方案。
但当建筑物荷载较大而要求加固后的复合地基承载力较高,单一碎石桩复合地基方案不能满足设计要求的承载力时,可采用碎石桩和刚性桩(如CFG 桩)组合的多桩型复合地基方案。
这种多桩型复合地基既能消除地基液化,又可以得到很高的复合地基承载力。
如太原市华宇·绿洲项目12~22层住宅楼均采用该方案,经济效益较高。
又如,当地基土有两个好的桩端持力层,分别位于基底以下深度为Z 1(Ⅰ层)和Z 2(Ⅱ层)的土层,且Z 1<Z 2。
在复合地基合理桩距范围内,若桩端落在Ⅰ层时,复合地基不能满足设计要求。
若桩端落在Ⅱ层时,复合地基承载力又过高,偏于保守。
此时,可考虑将部分桩的桩端落在Ⅰ层上,另一部分桩的桩端落在Ⅱ层上,形成长短桩复合地基,需说明的是,多桩型复合地基和长短桩复合地基意义一致,设计计算方法完全相同。
工程中单一桩型复合地基的设计计算方法相对比较成熟,工程经验积累非常多。
但对于两种或两种以上桩型的多桩型复合地基、长短桩复合地基承载力和变形如何计算,虽有很多文献专门论述过,但工程经验不多,本文介绍一个工程实例,以积累多桩型复合地基设计算经验。
2 多桩型复合地基承载力计算一般地,将复合地基中荷载分担比高的桩型定义为主控桩(桩的模量相对较高,桩相对较长)。
其余桩型为辅桩,并按荷载分担比由大到小排序。
工程中常用的是两种桩型组成的复合地基(或长短桩复合地基)。
下面先就两种桩型组成的复合地基承载力计算公式进行推导,并可推广到两种以上桩型的复合地基。
基本思路为: (1)由天然地基和主控桩复合形成复合地基,视为一种新的等效天然地基,其承载力特征值为f spk1。
(2)将等效天然地基和辅桩复合形成复合地基,求得复合地基承载力即两种桩型复合地基承载力。
具体推导如下:基础下天然地基土的承载力特征值为f ak 。
主控桩的断面面积为A p1,平均面积置换率为m 1,单桩承载力特征值为R a1。
则主控桩和天然地基形成的复合地基承载力特征值为()ak p a spk f m A R m f 11111111-+=βα (1) 式中α1—桩间土承载力提高系数,与土性和主控桩成桩工艺以及主控桩的桩径、桩距等有关。
对非挤土成桩工艺,α1=1;β1—桩间土承载力发挥系数,一般β1≤1。
基础下辅桩的断面面积为A p2,平均面积置换率为m 2,单桩承载力特征值为R a2。
辅桩与承载力特征值为f spk1的等效天然地基复合后的承载力即为多桩型复合地基承载力,即()12222221spk p a spkf m A R m f -+=βα ()()()akp a p a f m m A R m m A R m 212121112122222111--+-+=ββααβα (2) 式中f spk —多桩型复合地基承载力特征值;α2—桩间土承载力提高系数,与土性和辅桩成桩工艺以及辅桩的桩径、桩距等有关。
对非挤土成桩工艺,α2=1;β2—桩间土承载力发挥系数,一般β2≤1。
3 复合地基的复合模量复合模量表征的是复合土体抵抗变形的能力。
由于复合地基是由土和增强体(桩)组成,故复合模量与土的模量和桩的模量密切相关。
这里所述土的模量是指土的压缩模量,桩的模量是反映桩抵抗变形能力大小的量。
桩与土形成的复合模量在使用上可理解为复合土体的压缩模量。
并可用于按单向分层总和法计算复合地基的变形。
3.1单一桩型复合地基的复合模量许多文献都用桩和土的模量的叠加来表达复合地基的复合模量,其表达式为 s p sp E m mE E )1(-+= (3)式中E sp —复合地基的复合模量; m —面积置换率; E s —加固后桩间土的压缩模量; E p —桩体的压缩模量。
需要指出的是,(3)式在特定的条件下才成立,即: (1)复合地基上的基础无限大,且绝对刚性;(2)桩端落在坚硬的土层上,桩没有向下的刺入变形; (3)桩长L 是有限的。
上述的特定条件在工程中是少见的,因此式(3)中用桩体材料本身的压缩模量将会产生很大的误差。
比如参考文献(1)的资料,CFG 桩复合地基桩的面积置换率m =0.064,天然地基土的压缩模量E s =3MPa ,桩身模量E p =8750MPa ,按(3)式求得的复合模量E sp =562.8Mpa 。
基底压力为120kPa 时计算出的复合土层及下卧层总变形量不到1mm ,而实际为25mm 。
显然用桩体模量按(3)式求得的复合模量偏大太多。
下面将重点讨论一下桩模量的物理意义,以便合理确定复合地基的复合模量。
建筑物荷载P 通过基础将荷载传到桩和桩间土上,桩顶应力为σp ,桩间土平均应力为σs 。
桩在荷载作用下,桩顶产生竖向位移S ,且S 由两部分组成,其一是桩体本身的压缩变形量S c ,其二是桩克服土的侧阻和端阻产生的刚体位移量S s ,即S =S c +S s 。
桩的模量应是桩顶应力与桩的相对变形之比。
这个相对变形量既包含桩本身的压缩量S c 也包含桩顶刚性位移量S s 。
或者说桩抵抗变形的能力由两部分组成,一部分是桩体本身抵抗变形的能力,另一部分是桩侧和桩端土抵抗变形的能力。
对桩的模量起控制作用的是桩体本身还是桩侧及桩端土,主要取决于桩身材料的性质。
对于由散体材料构成的桩(如碎石桩、砂石桩)和一般粘结强度的桩(如石灰桩),S c 和S s 在桩顶总位移量S 中的比例都是不可忽略的。
桩的模量既取决于桩体本身抵抗变形的能力,也取决于桩侧、桩端土的作用。
对于刚性桩复合地基(如CFG 桩),桩身模量很高。
在工程中常遇到的荷载水平下,S c 可近似等于0,既S =S s 。
这时对桩的模量起控制作用的不是桩体本身,而是桩侧、桩端土。
或者说刚性桩复合地基的模量主要是桩的几何尺寸和土的性质的反映。
由以上讨论可知,(3)式中E p 用桩体压缩模量计算复合地基复合模量是不妥的,且桩体强度越高误差越大。
(在新地基处理规范中,旋喷桩复合地基复合模量公式已经取消)参考文献(1)、(2)、(3)根据桩土荷载分担比与桩土模量相关,用土的模量的某个倍数来表征桩的模量,建议了一个复合模量表达式。
当荷载接近或达到复合地基承载力时,假定:(1)桩土应力比等于桩土模量比,即E p /E s ′=n (E s ′为加固后桩间土模量,n 为桩土应力比); (2)加固后桩间土模量E s ′是加固前天然地基模量E s 的α倍,即E s ′=αE s 。
α为桩间土承载力提高系数;(3)复合模量按下式组合:'-+=s p sp E m mE E )1([]s E n m α)1(1-+= (4)令[]αξ)1(1-+=n m ,上式为s sp E E ξ= (5)又复合地基承载力表达式为[]ak ak spk f f n m f ξα=-+=)1(1 (6)akspk f f =ξ (7)ξ既是承载力提高系数,也是模量提高系数。
工程中,根据地质报告提供的天然地基承载力f ak 和压缩模量E s ,加固后测得复合地基承载力后便可求得模量提高系数ξ=f spk /f ak ,则复合模量按(5)式求得。
3.2 多桩型复合地基的复合模量计算下面仍以两种桩型为例,给出多桩型复合地基复合模量的确定方法。
基本思路为:1.按单一桩型复合地基复合模量确定方法求得天然地基和主控桩所形成复合地基的复合模量,并将之视为一等效天然地基;2.同样按单一桩型复合地基确定方法,求得等效天然地基和辅桩形成的复合地基的复合模量即为多桩型复合地基的复合模量。
具体求法如下: (1)确定主控桩和天然地基土形成的复合模量图1(a)给出了两种桩型(或长短桩)的复合地基。
主控桩桩长为L 1,辅桩桩长为L 2。
L 2范围为加固区Ⅰ,(L 1-L 2)范围为加固区Ⅱ。
L 1以下为非加固区。
计算深度范围内共分五个土层,各层天然地基土压缩模量分别为E s1,E s2,E s3,E s4,E s5,如图1(b)。
主控桩和天然地基形成复合地基后的面积置换率为m 1,第①层土天然地基承载力特征值为f ak ,主控桩加固后复合地基承载力特征值为f sp k1,模量提高系数ξ1= f sp k1/ f ak ,主控桩桩长L 1范围内各层土的压缩模量均乘以ξ1,各层土模量如图1(d)所示。
并将之视为一新的等效天然地基。
(2)确定多桩型复合地基的复合模量桩长为L 2的辅桩和图1(d)所示的等效天然地基形成新的复合地基,如图1(e)所示。
复合地基面积置换率为m 2(计算m 2时不考虑主控桩的存在)。
复合地基承载力特征值为f sp k ,则桩长L 2范围内模量提高系数为ξ2= f sp k / f sp k1。
将L 2范围内图2(c)所示各层土的模量均乘以ξ2得加固后各土层的模量如图1(f)所示。
图1(a) 多桩型复合地基示意图 图1(b)天然地基各土层压缩模量 图1(c)主控桩和天然地基形成的复合地基图1(d)等效天然地基各土层模量 图1(e)辅桩与等效天然地基形成的复合地基 图1(f)多桩型复合地基各土层模量注意到akspk akspk spk spk f f f f f f ==1121ξξ,令21ξξη=,则加固区Ⅰ范围内模量提高系数akspk f f ==21ξξη。
加固区Ⅱ的模量提高系数为ξ1,非加固区模量不变。
两种桩型以上的复合地基模量可以此类推。
4 多桩型复合地基变形计算复合地基属地基范畴,沿用《建筑地基基础设计规范》变形计算方法。
为陈述方便,仍首先给出两种桩型复合地基变形计算方法,并以此类推。
其基本步骤为: 1.按各向同性均质线性变形体理论求附加应力。
2.求如图1所示加固区Ⅰ和加固区Ⅱ模量提高系数η和ξ1,得到如图1(f)所示得等效天然地基。
等效天然地基分层与原天然地基相同,各分层的模量分别为:加固区Ⅰ:各分层模量等于原天然地基各分层模量乘以η; 加固区Ⅱ:各分层模量等于原天然地基各分层模量乘以ξ1; 非加固区:各分层模量与原天然地基各分层模量相同。
3.按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002计算图1(f)所示天然地基的最终变形量,即为多桩型复合地基变形。
地基变形计算深度必须大于复合土层厚度,并满足《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002地基变形计算深度的有关规定。