刚性基础与柔性基础下复合地基模型试验对比研究_吴慧明
CMP与CFG组合型桩复合地基载荷作用特性研究
CMP与CFG组合型桩复合地基载荷作用特性研究李龙起;罗书学;陈麟;冯君;朱明;张宽;薛建成;吴昊【摘要】On account of the main feature of deep-soft soil region, it is an innovation on adopting cement mixing piles and CFG piles of different stiffness and length to deal with the ground treatment. Based on the Harbin-Dalian passenger dedicated railway, this paper have conduct parameter inversion in combination with the Hardening-Soil constitutive model, while site test and numerical analysis have been adopted to study the loading character of this kind of composite foundation. The result shows that CFG piles undertake most load of the superstructure, while cement mixing piles take the task of improving the characters of plastic-like flow soil and keeping the integrity of the system. Moreover, the cement mixing piles improve the CFG capacity by weakening the negative friction and the total capacity of composite foundation has been enhanced in turn.%针对深厚软土层工程特性较差的特点,使用刚度、长度各异的水泥搅拌桩(CMP)与CFG组合型桩进行地基处理是一种新的尝试.以哈大客运专线某工点地基处理为依托,采用Hardening-Soil本构模型对地层参数进行了反演分析和计算,结合现场试验和数值模拟等手段对这种新型组合型桩复合地基荷载传递特性进行了研究.研究表明,CFG桩是承受上部荷载的主体,CMP起到改善流塑状土体特性、保证基础完整性的作用；通过CMP的设置,CFG桩桩侧的负摩阻力弱化,从而提高了复合地基的整体承载能力.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2012(039)006【总页数】5页(P82-86)【关键词】CMP;CFG桩;组合型桩复合地基;载荷作用【作者】李龙起;罗书学;陈麟;冯君;朱明;张宽;薛建成;吴昊【作者单位】西南交通大学土木工程学院,成都610031;西南交通大学土木工程学院,成都610031;中铁五局集团公司,贵阳550003;西南交通大学土木工程学院,成都610031;西南交通大学土木工程学院,成都610031;西南交通大学土木工程学院,成都610031;西南交通大学土木工程学院,成都610031;西南交通大学土木工程学院,成都610031【正文语种】中文【中图分类】U213.1+4;TU473.1在深厚软土层分布地区修筑高速铁路路基工程，往往会遇到土体含水量大、承载力低的问题，常需要采用地基处理方法改善其承载特性。
刚性与柔性边界下砂离散元三轴试验力学特性对比分析
刚性与柔性边界下砂离散元三轴试验力学特性对比分析陈爱平;刘凯文;邱睿哲;熊志鹏;蔡志清【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2024(68)1【摘要】为更好地从细观角度探究砂的变形破坏规律,对比不同围压加载方式下离散元三轴试验模型的有效性。
采用颗粒流软件(PFC),考虑刚性和柔性两种围压加载方式,对不同密实度的HST95砂土试样建立离散元三轴试验,并结合相关室内三轴试验结果,讨论两种围压加载方式下砂土试样的力学特性、变形特性和剪切破坏过程。
研究结果表明:柔性围压加载条件下模拟效果更好,且对于相对密实度越大的试样,柔性围压加载方式优于刚性围压加载方式:与室内试验结果相比,柔性围压加载下的应力应变结果误差均在10%以内,刚性围压加载结果误差在7%~53%范围内;30%密实度与70%密实度试样在刚性围压加载下,20%轴向应变时体积应变分别约为室内试验结果的0.6倍和1.1倍,且大剪切应变下试样体积缩小与实际不符。
柔性围压加载下两种密实度试样的体积应变误差在1%以内;柔性围压加载下的试样可以更好地还原侧向鼓胀变形下的剪切破坏特征,并揭示剪切带的形成发展过程。
【总页数】7页(P58-64)【作者】陈爱平;刘凯文;邱睿哲;熊志鹏;蔡志清【作者单位】成都工业职业技术学院轨道交通学院;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室;西南交通大学土木工程学院;贵阳中天岩土工程有限公司【正文语种】中文【中图分类】U213.1;TU43【相关文献】1.可燃冰沉积物宏细观力学特性真三轴试验离散元模拟2.橡胶纤维-砂混合料力学特性的离散元三轴试验研究3.基于三轴试验与离散元模拟的路基土力学特性研究4.柔性边界三轴压缩条件下胶结型水合物沉积物力学特性的离散元模拟5.基于三维柔性薄膜边界的土石混合体大型三轴试验颗粒离散元模拟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
柔性基础复合地基力学性状的有限元分析
柔性基础复合地基力学性状的有限元分析
朱云升;胡幼常;丘作中;舒鄂南
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2003(24)3
【摘要】通过有限元分析方法,考虑复合地基中各种材料的非线性特性,对柔性基础下复合地基的力学性状作了初步的数值模拟分析,找出了柔性基础复合地基桩土间的荷载分担、荷载沿深度变化和传递、桩土间相互作用、变形特性等力学性状的一些基本规律。
【总页数】6页(P395-400)
【关键词】柔性基础;复合地基;有限元法;荷载传递;变形
【作者】朱云升;胡幼常;丘作中;舒鄂南
【作者单位】同济大学交通学院;武汉理工大学交通学院;湖北省京珠高速公路建设指挥部
【正文语种】中文
【中图分类】TU470.3
【相关文献】
1.刚性桩、柔性桩复合地基力学性状三维有限元分析 [J], 段永辉;肖昭然;张昭
2.刚性桩、柔性桩复合地基力学性状三维有限元分析 [J], 段永辉;肖昭然;张昭;
3.路堤荷载下带帽桩-网复合地基力学性状有限元分析 [J], 高胜利;魏宏;刘天福
4.柔性基础下刚性桩复合地基的力学性状研究 [J], 王跃伟;刘红岩
5.柔性基础下水泥土桩复合地基力学性状研究 [J], 陈甦
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FAST岩土工程模型实验简介
FAST岩土工程模型实验简介王馨语;郭明;赵硕【摘要】FAST台址区广泛分布大量岩堆,厚度大、稳定性差,如何解决台址开挖过程中岩堆的稳定性,是关系到FAST安全稳定运营和台址开挖投资控制的关键.在岩堆现场调查的基础上,通过岩土工程模型试验,探索验证洼地岩堆的特有性质,并对不同支挡方式在该种条件下的稳定性和工作性能进行实验和分析,为FAST台址区岩堆的治理设计提供依据.【期刊名称】《地下水》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P142-143,165)【关键词】FAST;岩堆;验证;模型实验【作者】王馨语;郭明;赵硕【作者单位】贵州大学资源与环境工程学院,贵阳550003;贵州大学资源与环境工程学院,贵阳550003;贵州大学资源与环境工程学院,贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】P642500m口径大射电望远镜(简称FAST)是采用我国科学家独创的设计和我国贵州南部的喀斯特洼地的独特地形条件进行建设，是全球最大口径的望远镜。
台址位于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇金科村大窝凼，为典型的喀斯特洼地，有洼地岩堆独特的地貌特征。
在FAST台址岩土工程分析研究中用“类谷仓效应”来表征洼地岩堆的工程特性。
用“自锁效应”来评述洼地保证岩堆开挖稳定性的支护原则。
本文通过相似形试验来实现FAST台址洼地岩堆的模拟，以进行FAST台址岩堆岩土工程分析。
1 实验原理根据相似理论，用适当的比例(1:1000)和相似材料制成与原型几何相似的实验对象，在模型上施加相似力系(或称比例荷载)，使模型受力后重演原型结构的实际工作，最后按照相似理论由模型实验结果推算实际结构的工作。
本实验的设计正好能够满足几何相似、力学相似和材料相似的要求，即相当于真实结构的一种缩影。
该模型实验中，用塑料帆布和瓦楞纸来模拟洼地基岩界面。
由于洼地岩堆分为两层，在此实验中，用一定量的方解石来模拟上一层的松散岩堆，下部一层用体积比例为15:4:3的方解石、标准砂和石膏混合来模拟密实岩堆。
考虑桩体损伤的柔性基础下刚性桩复合地基中桩体受力及破坏特征分析
考虑桩体损伤的柔性基础下刚性桩复合地基中桩体受力及破坏特征分析俞建霖;王传伟;谢逸敏;张甲林;龚晓南【摘要】为了模拟桩体局部损伤或破坏后的应力迁移,采用混凝土损伤模型实体单元,利用 ABAQUS 软件建立柔性基础下刚性桩复合地基三维分析模型,研究路堤填筑及后期加载过程中刚性桩复合地基中桩体的受力状态及破坏特征.研究结果表明:损伤模型能较好的模拟混凝土桩体受损后桩身刚度降低、内力重分布的过程;而线弹性桩体模型所得桩身弯矩偏大,桩身位移偏小;桩体所能承受的极限弯矩与其在复合地基中的位置有关,且与纯弯状态下的桩体极限弯矩有较大差异;路肩以外桩体破坏模式主要表现为拉弯和压弯破坏;路堤中心下方的桩体以承受竖向压力为主,桩体先破坏的可能性不大,其破坏往往是由于路堤边坡失稳后诱发产生的;复合地基中刚性桩发生受剪破坏的可能性不大.%To simulate the stress migration in local damage and cracking of piles, ABAQUS software was used to establish a 3-D analytical model of composite foundation improved by rigid piles with concrete damage plasticity model. Stress and failure mechanism of piles were studied in the process of embankment reclamation and loading. The results show that concrete damage model has good performances in predicting the reduction of pill stiffness and redistribution of internal forces; the linear elastic model yielded higher moment and lower displacement; Unlike ultimate moment under pure bending, the maximum moment in pile depends on its location with respect to the embankment; When the embankment is approaching failure, piles outside the shoulder tend to subject to stretch-bending or compression-bending failure whilepiles close to the embankment center mainly bear vertical pressure; pile failure could hardly occur in the first place as it is usually caused by failure of embankment slope; Shear failure unlikely occur in rigid piles.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)009【总页数】9页(P2432-2440)【关键词】柔性基础;刚性桩复合地基;桩体损伤;受力特征;破坏模式【作者】俞建霖;王传伟;谢逸敏;张甲林;龚晓南【作者单位】浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江中浩应用工程技术研究院有限公司,浙江杭州,310000;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058;浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州,310058;浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州,310058【正文语种】中文【中图分类】TU47随着高速公路和高速铁路的快速发展，以CFG桩、素混凝土桩和预制管桩为代表的刚性桩复合地基技术被逐步采用[1−2]。
CFG桩复合地基基床系数及其应用
Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｕｔｈｏｒ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｓｅｖｅｎ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｉｎ ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ｗｉｎｌ ｄｉｆｆｅｒ ｒｅｇｉｏｎ，ｄｉｆｆｅｒ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｂｏｔｔｏｍ，ｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｉｍａｒｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｄｅｓｉｇｎ， ｔｈｅｎ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ＣＦＧ ｐｉｌｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｍ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ａｌｓｏ ｍａｄｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｊｅｃｔｓ，ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｈｅｍ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｗｏ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ，ｉｔ Ｃａｎ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｏｄｕｌｕｓ ｉｎｖｅｒｓｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｈａｖｅ ａ ｇｒｅａｔ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔｅ ｔｈａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙ ｍｅａｓｕｒｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ａｃｑｕｉｒｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔａｔｉｃ ｔｅｓｔ ｈａｖｅ ａ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｓｃａｌｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎ 谢ｍ ｔｈｅ ｄａｔｅ ｔｈａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙ ｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈａｔ ｔｈｅ
PKPM知识堂—基础设计
知识堂问答—基础设计问：JC软件中弹性地基梁板菜单与桩筏筏板有限元计算有差别是何原因？日期：2011/6/14 答：采用梁元法分析梁筏基础，先用等效交叉梁系替代带肋筏板，然后对等效交叉梁系按弹性地基梁方法求解内力，肋梁的内力取交叉梁系的内力，肋间板的内力按四边固支板通过查表法、边界元法、或有限元法计算。
这种方法是一种设计中常用的梁板结构力学模型简化方法，这种处理对于梁板结构中梁的刚度相对比较大（板厚与肋高比小于0.5时）是合适的，但当板厚与肋高比大于0.5时，特别是板厚与肋高接近时，按四边固支的板计算模式会造成板的配筋过多。
一般来说这种方法计算简单，得到的梁、板的配筋偏于安全。
采用板元法分析梁筏基础，未对结构模型做任何简化，用8节点等参元或三角形6节点中厚板单元（可考虑板的剪切变形）模拟筏板，肋梁采用与筏板相同的形函数以保证边界的协调。
一般来说单元划分的越细，计算结果越逼近精确解。
由于两种计算方法的差别，它们的计算结果不会完全相同，但内力变化趋势会是一致的。
如果计算结果有很大的差异，则可以通过检查以下几方面因素来调整，基本参数设置是否一致，基床反力系数是否相同，混凝土弹性模量折减系数是否相同（梁元默认取0.7，而板元默认不折减）等。
一般来说对于梁筏结构两种计算方法都可使用，当板厚与肋梁高度比大于0.5或柱网不规则时，优先采用板元法。
问：当平板式筏基的顶板作为上部结构的嵌固端时，程序如何考虑底层框架柱下端内力地震作用组合及相应的增大系数。
日期：2011/6/14答：《地基规范》（送审稿）第8.4.17 条规定:对抗震设防要求的结构，当平板式筏基的顶板作为上部结构的嵌固端、计算柱下板带截面组合弯矩设计值时，底层框架柱下端内力应考虑地震作用组合及相应的增大系数。
当平板式筏基的顶板作为上部结构的嵌固端时，一定要注意规范此条的执行，否则基础设计会存在不安全因素。
JCCAD程序读取SATWE、PMSAP计算的内力标准值，关于规范此条需要用户根据工程的抗震等级自己在【荷载参数】中自己选取，如图1。
PHC桩和CFG桩复合地基工程的力学特性分析
加 ，桩 土应 力 比也 增 大 。站 场 复合地 基 中￣ ［ Ｉ Ｐ ＨＣ 管桩 的桩 土应 力 比远 大 于Ｃ Ｆ Ｇ 桩 的桩 土应 力 比 。 由于预 压 土作 用 ， 管桩 筏板 加 垫层 的 基础 形式 可 以承 担更 大 的荷 载 ，产生 应 力集 中。路 堤和 预压土 填筑 结束 时 （ １ ０ ３ ｄ），桩 土应 力比
通讯地址 ：新疆鸟鲁木齐市高新 隧高新街２ ｌ 号盈科广场Ａ 座ｉ 碳
（ ８ ３ ０ ０ １ １ ）０ 收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ ＇ ０ ８ － １ ２
２ ０ １ ３ － ９ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｃ 。 ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ７ ９ ３
列 车 的始发 与 终到 站 ，主 要承 担 北 京 方 向、上 海 方 向高速
列 车 的 始发 终 到作 业和 南 北 、北 东 方 向高速 旅 客列 车 的通 过 作 业 。 车 站 为 横 列 式 布 置 ，共 设 有 到 发 线 １ ５条 ，侧 式 站 台１座 ，岛式 站 台７座 。铺 设 无砟 道岔 ２ Ｏ组 ，其 它道岔
３． ５ｍ 。
石桩 ）为主 的复合 地 基 的 孔 隙水压 力消 散 规 律 、桩 土 荷 载
分担 规律进 行研 究 。
正线 无碴 轨 道板 基础 按 １： １ 放坡 ，在地面 范 围 内采用
１ 工 程概 况
济南 西 客站 位于 济 南市 槐 荫 区张 庄 飞机场 西 侧 、京 福 高速 公 路 以东 、北 环 线 以南 、济 兖 公路 以北 范 围 ，为高 速
本 次现 场试 验 主要 是 对高 速铁 路 济南 西客 站 多线 铁 路 站场 在 大面 积 堆载 情 况下 ，路堤 填 土过 程 中及 预压 期 内 ，
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刚性基础与柔性基础下复合地基模型试验对比研究吴慧明 龚晓南(浙江大学)摘 要 通过设计和完成刚性基础与柔性基础下水泥搅拌桩复合地基模型对比试验,得出两者在桩体荷载集中系数、桩土荷载比、桩土应力比等方面的显著差异,并对两者的破坏机理等进行了研究。关键词 复合地基 柔性基础 刚性基础 模型试验 破坏性状中图分类号:TU434 文献标识码:A文章编号:1000-131X(2001)05-0081-04
1 前 言钢筋混凝土承台基础(刚性基础)下水泥搅拌桩复合地基,其单桩承载力、沉降变形、桩土应力比等性状已进行过大量试验研究,有许多成果;柔性基础(如公路路基)下复合地基的性状,试验难度大,研究成果甚少,目前一般将刚性基础下的研究成果应用到柔性基础的设计中,已暴露出许多问题。如现有沉降变形理论应用到公路路基下时,计算值与观测值的差异常有数倍之多。笔者通过模型试验对两者差异进行了研究,得出许多有价值的结论。2 试验概况试桩施工:在挖除硬壳层的土层中,用 120钢管静压入土2m,取土成孔; 10钢筋下焊 120厚10mm铁板,外套 20PVC管置入孔中;烘干的粘土中掺入18%水泥,等分倒入孔中,分层夯实。桩长范围内及以下为淤质粘土,Es1—2=3.56MPa。主要测试设备:1)特制 120、中孔 20、高100mm、量程50kN荷重传感器一只,精度0.001kN,外接JC-H2荷重显示仪。荷重传感器直接置于桩头测读桩所受的荷载,安装方便、精度高,远优于土压力计。2)量程500kN荷重传感器及HC-J1荷重显示仪两套,用于柔性基础试验。3)量程50mm百分表4只,15、30、60kg钢锭若干。主要测试内容:1)原状土承载力试验,采用275mm×275mm刚性载荷板。2)单桩竖向抗压承载力试验。3)刚性基础下复合地基承载力试验,置换率m=15%,桩径 120,刚性载荷板采用275mm×收稿日期:2000-05-21275mm铁板,见图1)柔性基础下复合地基承载力试验,特制底宽275mm、高1500mm、顶宽900mm正台形木斗,试验安装方法见图2。木斗中放砂,两者总重(磅称先称量)减去木斗周侧摩阻力(由木斗下的荷重传感器测读),即为柔性基础所受荷载。以上试验均进行了两组。
图1 刚性基础试验示意图图2 柔性基础试验示意图
第34卷第5期土 木 工 程 学 报Vol.34 No.5 2001年10月CHINACIVILENGINEERINGJOURNALOct. 20013 试验结果各试验的两组结果均较为接近,为描述清楚,以结果平均值制成表1～4,根据表1～4绘成图3～6。由于模型试验荷载小,试验时用kg计量,以下分析中荷载仍采用kg为单位。
表1 原状土静载荷试验结果荷载(kg)80160240280300320沉降变形(mm)1.825.6810.3517.7424.61>40.00
表2 单桩静载荷试验结果荷载(kg)50100125150175200沉降变形(mm)0.170.370.590.851.27>40.00
表3 刚性基础下复合地基静载荷试验结果总荷载(kg)160320480640660桩承受的荷载(kg)107.8231.7351.8395.2341.9土承受的荷载(kg)52.288.3128.2244.8318.1桩顶及基底土沉降(mm)0.721.251.955.89>10.00桩底沉降(mm)0.020.040.150.28>5.00
表4 柔性基础下复合地基静载荷试验结果总荷载(kg)160230300365425480桩承受的荷载(kg)36.047.157.462.168.777.9土承受的荷载(kg)124.0182.9242.6302.9356.3402.1桩顶沉降(mm)0.480.791.261.662.343.56基底土沉降(mm)1.382.002.943.925.82>10.00桩底沉降(mm)0.300.470.610.741.061.72
3.1 桩体荷载集中系数μp
复合地基中的桩体荷载集中系数(μp)是指桩
体所分担的荷载与作用在复合地基上的总荷载之比。图3、4显示,μp随着荷载增加,刚性基础下由0.674逐渐上升到0.733后逐渐下降至复合地基破坏时的0.518,柔性基础下由0.225持续下降到0.162回升。可见,μp在刚性基础与柔性基础下,两者发展趋势完全不同,量值大小也差异较大。根据以上分析,桩对复合地基承载力的贡献,刚性基础下的大于柔性基础下的。μp可表示为:
μp=Pp/Pt=nm/[1+m(n-1)]
式中 Pp———桩承受的荷载Pt———复合地基总荷载n———桩土应力比m———置换率根据上述公式,可对桩土荷载比及桩土应力比进行进一步讨论。
图3 刚性基础下图4 柔性基础下3.2 桩土荷载比μps
桩土荷载比(μps)是指复合地基在荷载作用下,
桩承受的荷载与土承受的荷载之比。图3、4所示,μps随荷载增加,刚性基础下由2.065上升至2.750后下降至复合地基破坏时的1.075,柔性基础下由0.290下降至0.193后回升。同样可以看出,刚性基础与柔性基础下,桩土荷载比的发展趋势及大小差异较大。桩对复合地基承载力的贡献,刚性基础下时大于土的贡献,柔性基础下时小于土的贡献。
·82·土 木 工 程 学 报2001年3.3 桩土应力比n桩土应力比n是指复合地基中桩顶上的平均应力和桩间土的平均应力之比。如图3、4所示,随着荷载的增加,刚性基础下n由11.708上升至15.592后又降至复合地基破坏时的6.095,柔性基础下n由1.644下降至1.094后回升。事实上n是μp、μps的放大表示,它更清楚地反映出桩应力的集中程度,刚性基础远高于柔性基础。3.4 复合地基破坏形式从表3可以看出,刚性基础下,随着总荷载增加,桩首先进入极限状态,从而导致土荷载急剧增加随即也进入极限破坏状态,进而导致复合地基的破坏;图4显示柔性基础下,土首先进入极限状态,导致桩体荷载集中系数增加,外荷载的增加值从此主要由桩承受。3.5 桩间土性状分析如图5,刚性、柔性基础下基底土的极限承载力比原状土的极限承载力均提高较多,主要原因是桩体对土体的挤密、侧限等作用引起。该试验还显示,柔性基础下的较刚性基础下的提高得多。
图5 土荷载-土沉降曲线3.6 单桩荷载-变形性状分析如图6,刚性基础下由于土侧限提高,桩的荷载-变形关系优于单桩;柔性基础下尽管桩承载力贡献较小,且桩也未进入破坏状态,但由于桩侧土的沉降大于桩的沉降,相当于土对桩产生负摩阻力,所以其荷载-变形关系比单桩差。
图6 桩荷载-桩变形关系曲线4 结 语
刚性基础与柔性基础下复合地基模型对比实验成果总结为:(1)桩荷载集中系数、桩土荷载比、桩土应力比等无论发展规律还是量值,两者之间存在较大差异。(2)复合地基破坏机理不同,刚性基础下桩土变形一致,在相同变形时,桩首先承受较大荷载,并首先进入极限状态,故随总荷载增加桩土应力比呈现山峰状发展趋势;柔性基础下桩土变形可相对自由发展,土首先承担较大荷载,并随荷载增加率先进入极限状态,故桩土应力比呈现先递减后上升的趋势。(3)无论刚性基础下的土还是柔性基础下的土,承载力均高于原状土。(4)由于桩侧土的作用,刚性基础下的桩荷载-变形关系优于单桩的荷载-变形关系,而柔性基础下的较单桩的差。尽管这是小模型试验中得出的结论,但与已有的工程实例对比有很大的相似,所以试验结果对不同刚度基础下复合地基的设计应有所借鉴。
参 考 文 献1 龚晓南.复合地基.杭州:浙江大学出版社,19922 马时冬等.泉厦高速公路桥头软基综合处理研究.见:高速公路软弱地基处理理论与实践.上海:上海大学出版社,19983 秦建庆.水泥土桩复合地基桩土分担荷载的实验研究.工程勘察,2000(1):35～374 中华人民共和国原城乡建设环境保护部.GBJ7—89建筑地基基础设计规范.5 中国建筑科学研究院.JBJ79—91 建筑地基处理技术规范.6 中国建筑科学研究院.JGJ94—94 建筑桩基技术规范.7 吴慧明.不同刚度基础下复合地基性状研究:[学位论文].杭州:浙江大学,2001
·83· 第34卷 第5期吴慧明等·刚性基础与柔性基础下复合地基模型试验对比研究MODELTESTSONCOMPOSITEGROUNDUNDERSOFTANDSTIFFFOUNDATIONWuHuiming GongXiaonan(ZhejiangUniversity)
AbstractTestsonacompositegroundwithcement-claypilesonthesoftandstifffoundationareconducted.Anattemptismadetoinvestigatethecharacterofbothfoundations,andtostressontheloadandstressdistributionbetweenthepileandsoil.Thepilemodelismadeofthebakedclaywith18%cement.Someusefulconclusionsareobtainedthroughthestudy.Themecha-nismoffailureinbothfoundationsismuchdifferent.Inthestifffoundation,thestressbetweenthepileandsoilareascendedwiththeincreasingload.Itisjusttheoppositewhathappensinthestiffcasewheninthesoftcase.Atlast,thebearingca-pacityofthesoftandstifffoundationsarehigherthanthatoftheoriginalsoil.Keywords:compositeground,softfoundation,stifffoundation,modeltest,failureproperty
吴慧明 博士,主要研究方向为复合地基理论、软土地基处理技术、岩土测试技术等。通讯地址:315200 浙江省宁波大学建工学院50#
龚晓南 教授,博士生导师。主要从事软粘土理论、复合地基理论、土工数值计算、地基处理等教学研究工作。已发表论文120余篇,论著10部。
(上接80页)MODELSTUDYONTHEBEHAVIOROFDRILLEDPILESWITHPRESTRESSEDANCHORRODZengDerong LiLin(ChongqingJiaotongUniversity)