CFG桩承载力计算
CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法研究与改进的开题报告
CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法研究与改进的开题报告一、选题背景和意义在现代建筑工程中，地基的稳定性和承载力是关键的问题。
在土壤复杂、地质条件恶劣或者工程设计负荷大的情况下，传统的地基承载方式很难满足工程需求。
因此，针对复杂地质条件和重要工程建设，需要建立高效、稳定的新型地基承载方法。
其中，以钢管深桩和混凝土桩为主要组成元素的CFG桩是一种新型地基承载方式，能够明显提高地基整体承载力和稳定性，加速固结效果，减小施工成本。
CFG桩是一种由混凝土和钢筋或钢管组成的桩型地基，它能够集桩、钢管、钢筋和地面土体等多种材料优点于一体，具有优异的承载力、抗震性和适应性。
然而，CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法研究还存在不足之处，需要进一步探索改进。
因此，本研究选取 CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法为研究对象，旨在改进其承载力计算方法和沉降计算方法，为实际工程提供参考。
二、研究内容（1）CFG桩复合地基承载力计算方法研究CFG桩复合地基作为新型地基承载方式，需要对其承载力计算方法进行研究和改进。
在本研究中，将通过对现有的承载力计算方法进行比较和综合分析，确定CFG桩复合地基承载力计算方法的改进方向。
（2）CFG桩复合地基沉降计算方法研究CFG桩复合地基在长期使用中容易出现沉降问题，因此需要对其沉降计算方法进行研究和改进。
在本研究中，将通过对现有的沉降计算方法进行比较和综合分析，确定CFG桩复合地基沉降计算方法的改进方向。
（3）实验研究本研究还将通过实验方法，验证改进后的承载力计算方法和沉降计算方法的准确性和可行性。
在实验中，将采用现场试验和模型试验两种方式进行，通过分析实验结果，进一步优化改进方法，提高其工程应用价值。
三、研究意义CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法的研究，对于开发新型地基承载方式、完善地基理论和提高工程质量具有重要意义。
本研究旨在通过改进 CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法，进一步提高其实用性和推广应用，为新型地基承载方式的研究提供参考。
CFG桩计算程序
项目名称 ***** 计算孔点 **** 一、桩顶标高 ±0.000绝对标高 120.2 筏板顶标高（m） 筏板厚度（m） 0.90 防水层厚度（m） 混凝土垫层厚（m） 0.10 褥石垫层厚度（m) 桩顶绝对标高（m） 115.86 二、单桩承载力计算 桩直径（m） 0.40 桩间距（m） 桩周长Up（m） 1.256 桩端直径Ap（㎡） 桩端端阻力发挥系数α p 1.00 单桩承载力特征值 Ra = Up*∑qi*li + α p*qp*Ap Ra（KN） 556.28 最终取值Ra（KN） 三、桩身强度验算 桩身砼强度 C25 单桩承载力发挥系数λ 1.00 轴心抗压强度平均值fu（kpa） 25000 桩身强度 f=4λ Ra/Ap 15923.57 四、复合地基承载力计算 布桩方式 正方形 置换率M 桩间土承载力发挥系数β 0.75 处理后桩间土承载力特征值fsk 140 复合地基承载力fspk=λ mRa/Ap+β （1-m）fsk 取复合地基承载力(Kpa) 320 五、总结 桩长（m） 14.00 桩直径（m） 桩间距（m） 1.50 桩身强度 单桩承载力（KN） 500 复合地基承载力(Kpa) 日期 **.** 示意图 -3.05 0.09 0.20
1.50 0.1256
500
满足要求! 0.056
320.85 土层 桩侧阻力 土层厚 1 20 0.53 2 18 3.80 3 15 4.00 4 20 0.80 5 25 3.40 6 70 1.47 7 8 … 桩端阻力 1000 桩长（m） 14 C40 C45 C50
0.40 C25 320
注：
1、 2、 3、
为需要输入的数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 为计算结果 为最终取值
CFG桩计算
桩长范围土层 0.5 L= Ap=D *3.14/4 μ p=D*3.14 15-15（20孔） 36.820 38.980 31.980 桩间土承载 力折减系 数：β (0.75~0.95) 0.75
2
土厚li(m) 0.56 1.4 1 1.8 3.6 2.64
土层侧阻力 特征值(qsik) 27 38 34 28 28 42 30 42 43 桩身混凝土 无侧限抗压 强度标准值 fcu(MPa) 25
5.地基承载 力深度修正
370.0
Ym=
12
d 取室外标 高至筏板底
4
6.结论： 有效桩长L= 单桩承载力 特征值Ra= 复合地基承 载力特征值 fa= 桩身混凝土 强度标准值 fcu= 11 670 322
C25
本表按GB-JG计算： 条件： 直径D(mm) 有效桩长(m)
设计计算： 条件： 直径D(mm) 有效桩长(m)
2
桩长范围土层 土厚li(m) 0.5 L=
2
土层侧阻力 土层端阻力 特征值(qsik) 特征值(qpk) 27 38 34 28 28 42 30 42 43 350 500 600 550 650
3 11 0.19625 1.57 4 5 6 7 8 9 10 11
3.复合地基 fspk=m*Ra/A 承载力特征 p+β *(1值fspk m)*fsk 4.面积置换率、桩间距 m=(fspk-β *fsk)/(Ra/Ap面积置换率 β *fsk) 5.地基承载 力深度修正 深度修正系 数ηd=1.0 fa=fak+η dYm(d-0.5)
0.061
桩间距(正方 形布置)
土层端阻力 特征值(qpk)
3 11 0.19625 1.57 4 5 6 7 8 9 10 11
CFG计算
CFG 计算1. 设计条件：正负零标高33.6m ，地下室层高4.0m ，要求桩端施工至于微风化灰岩面 则桩顶标高=33.6-4层高-1.4（筏板厚）-0.3（垫层）=27.90m 要求复合地基承载力300=spk f kPa2. 地质条件（以钻孔1为例，单位和勘察报告相同）3.桩身混凝土强度为C15，MPa f cu 11= 单桩承载力取以下较小值P p ni si p a A q l q u R +=∑1 （9.2.6）-规范JGJ79-2002P p ni si p a A q l q u R +=∑1=0.4*3.14*（1.3*18+3.65*18+5*10）+6000*（0.4/2）*（0.4/2）*3.14 =928.3KNp cu a A f R .η= 33.0=η 即 pacu A R f 3≥ （9.2.7）-规范JGJ79-2002 p cu a A f R .η==0.33*11*（0.4/2）*（0.4/2）*3.14=455.9 KN 取单桩承载力KN R a 400=4. 计算置换率桩间土承载力sk f 取土层加权平均值sk f =（1.3*180+3.65*200+5*90）/（13.+3.65+5）=140kPa 由sk paspk f m A R m f *)1(*-+=β （9.2.5）-规范JGJ79-2002得 )//()(sk p a sk spk f A R f f m ββ--===（300-0.95*140）/[400/（0.2*0.2*3.14）-0.95*140] =0.0566则单桩所置换的面积 m A A P /1==0.2*0.2*3.14/0.0566=2.192m 布桩形式为纵横间距相等，桩距1A d ==1.52m地基处理后各土层压缩模量'SS E E ξ= sk spk f f /=ξ（9.2.8-1）-规范JGJ79-2002 土层2 73.984.5*180/3002==s E 土层3-1 78.719.5*200/30031==s E 土层3-2 5.75*150/30032==s E 土层3-3 66.102.3*90/30033==s E。
CFG桩设计计算(excel自动程序)
0.049422404
布桩数n
n=m*A/Ap
一根桩置换 面积
A1=1.6mX1.6m
桩身混凝土强度 标准值fcu=Fra bibliotekC15
说明：1。本表按GB-JGJ79-2002编制。水泥搅拌桩分为干法和湿法。桩身强度折减系数μ，干法取0.2~0.3；湿法取0.25~0.33。 JGJ 79-2002 编制) 2。红色部分人工输入
CFG桩计算软件
机具条件： 直径D(mm) 0.4 有效桩长(m) 设计计算： 桩截面面积(m2) 桩周长μp L= Ap=D2*3.14/4 μp=D*3.14 13.5 0.1256 1.256 桩长范围土层名称 1 2 3 4 5 6 1.单桩承载力： 参数取值：： 桩身强度折减系数：η (0.33) 0.33 2.单桩承载力特 征值(取小值) 取值Ra= 3.复合地基承载 力特征值fspk 4.面积置换率、 布桩数 面积置换率 5.结论： 有效桩长L= 单桩承载力特征 值Ra= 复合地基承载力 特征值fspk= 13.5 430 250 Ra=μp*∑qsia*li+α*A*qp Ra=η*fcu*Ap 430 fspk=m*Ra/Ap+β*(1m)*fsk m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Apβ*fsk) 250 桩端天然土承 桩间土承载力 桩间天然土承载力 载力折减系数: 折减系数：β 特征值fsk(Kpa) 1 429.1752 455.928 0.85 100 面积置换率 桩身混凝土无侧限抗压 m(0.01~0.1 强度标准值fcu(MPa) 0.0494224 11 桩端阻阻力qp 450 土厚li(m) 2 1.5 1.7 3 3 2.3 桩侧土磨擦阻力特征值 桩端土阻力(qp:未 (qsia) 修正承载力特征值) 17 19 16 22 24 30 450
CFG桩计算过程
9#CFG 桩计算书本工程采用CFG 桩复核地基处理方式进行地基处理，桩径400mm ，桩间距1.30m 有效桩长拟采用15m ，桩端进入第8层粉质粘土，桩顶桩间土为第5层粉土。
现根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002式9.2.5计算CFG 桩复核地基承载力。
sp sp (1).2.5akk pR f m m f A β=+- （9）计算步骤如下： 1、计算置换率m ；2、计算单桩竖向承载力特征值；3、计算复核地基承载力。
1、计算置换率m222221/41/40.40.074351.3pA d m s s ππ⨯==== 2、计算单桩承载力特征值根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002式9.2.61R .2.6na p si i p p i q l q A μ==+∑ （9）/4.4kN p p q A π⨯⨯2=20010=25山东省鲁北地质工程勘察院提供的CFG 桩桩基参数值如表1所示。
本工程基底绝对标高为14.97m ，根据地质报告剖面图计算桩周侧阻力见表2 根据表2，单桩承载力特征值为：1R k na p si i p p i q l q A μ==+∑=430+25 =455 N表1 CFG 桩桩基参数值表（长螺旋成孔）3、计算复核地基承载力0.75取规范最低值，sk f取第5层天然地基承载力120kPa。
sp sp (1).00.75.0.1.6akk pR f m m f A β=+-+⨯⨯455= 07435（1-07435）12002566=352kpa故处理后的复核地基承载力特征值为352.6kPa 。
第5章CFG桩设计计算
第五章CFG桩设计计算用鼠标点击文件菜单下新建项目或点击工具按钮，也可使用快捷键CTRL+N，软件将弹出如图对话框：图5- 1用户在图框中“全部”页面选中CFG桩设计计算这一项并双击鼠标左键即可，为了快速进入该计算项目，用户也可先点击“地基处理”页面，然后再在其中选择CFG桩设计计算这一项并双击鼠标左键。
软件将出现如下的窗口：图5- 2根据窗口中的提示首先确定：需要达到的复合地基承载力，置换率和桩数可计算得到，设计桩长，应力比可计算得到。
荷载方式，有三种可供用户选择。
说明：强度设计时置换率、桩数，复合地基承载力必须给出其一，应力比、桩长必须给出其一，另外三个参数可以计算得到，由于桩数必须是整数，土层是分层的，所以计算后可能对两个已知参数进行修正。
然后输入：基础宽度、矩形基础长度、基底埋深、地下水位埋深、荷载大小、天然地基容许承载力、桩间土强度发挥系数（缺省值0.75）、复合地基承载力（或置换率－－指桩总截面面积占基础面积的百分比、或桩数）、桩长（或应力比－－桩身应力与地基土应力之比）、桩径、桩身试块的强度、桩身强度折减系数，并按土层分布从上至下逐层输入土层的厚度、重度、压缩模量（指实际应力范围的压缩模量）、容许摩阻力和容许端阻力，数据输入完成后，窗口显示如下：图5- 3然后用鼠标单击根据栏中的按钮或菜单栏中的“CFG桩”（或F4功能键）即可完成计算，同时在文本输出窗口给出计算结果如下图。
图5- 4其它说明：天然地基承载力fk和桩间土强度发挥系数pe用来确定单位面积土分担的荷载=fk×pe；桩试块强度fu和桩身强度折减系数nl用来按桩身强度计算的桩承载力Rk=Ap×fu×nl，Ap－桩截面面积；如果给出了fu和nl，则计算桩承载力时会使桩承载力不超过Rk；桩侧容许摩阻力u和桩端容许端阻力q 用于计算单桩容许承载力。
桩承载力=q×Ap+åu×l×Up，其中Ap－桩截面面积，Up－桩截面周长，l－桩在某土层内的长度；沉降计算根据建筑地基基础设计规范GBJ7-89 5.2.5和5.2.6条计算。
CFG桩计算表格
14
桩间距s 3-5倍桩径
1.5
面积置换率m=D2/de2
取复合后地基承载力 fspk=
q q 单桩竖向承载力 Ra=Up（∑ s*L）+αAp p 559.9248
桩身强度反推的单桩竖向承载
fcu≥4λRa/Ap 桩身砼抗压强度fcu
484.50
435.60
λ取0.9
桩间距s 3-5倍桩径
1.3
面积置换率m=D2/de2
m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Ap -β* fsk) 0.043148
取复合后地基承载力 fspk=
m=(fspk-β*fsk)/(Ra/Ap -β* fsk) 0.043148
正方形布桩 梅花形布桩
de=1.13s de=1.05s
1.695
1.575
0.0557
0.0645
s1
s2
1.5
1.6
长方形布桩
de=1.13√（s1*s2）
1.7506
0.0522
后地基承载力 fspk=λmRa/Ap +β(1-m)fsk
304.85
推的单桩竖向承载
≥4λRa/Ap
20 λ取0.9
335.28
292.83
桩身强度反推的单桩竖向承载
fcu≥4Ra/Ap 桩身砼抗压强度fcu 17.832
m： β:
面积置换率
桩间土承载力发挥系数 （0.9～1.0）取β=
0.9
fsk：
处理后桩间土承载力特 征值（可取基础底天然 125 承载力特征值）取fsk=
fsk： λ
处理后桩间土承载力特 征值（可取基础底天然 125 承载力特征值）取fsk=
钻孔灌注桩,PHC管桩,CFG桩复合地基承载力计算 2020-04-06
土层编号 土层名称
Li qsik qpk
① 杂填土
0.50 0 0
② 粉土 1.50
48 0
③ 粉质粘土
7.50 54 0
④
⑤
⑥
⑦
粉土
粉砂 粉质粘土 粉土
3.00
4.00
2.00
8.50
58
70
64
70
0
3000
2500
3500
承台及桩信息输入、标高信息输出
⑧ 粉质粘土
73 3000
⑨-1 粉土
130 4000
大直径桩效应系数
ψsi
ψpi
1.00
1.00
-6.440 ⑨-1
780.00
-9.440 ⑨
380.00
-48.04 ⑽ 0.00
各层土极限侧阻力kN 其他各层 持力层⑽ 3278.9 603.2
极限 端阻力kN
854.5
PHC管桩-单桩竖向承载计算 土层信息，按地勘报告输入 Li:各土层参与计算总侧阻力土层厚度(m)，即当桩持力层为第⑧土时，认为⑧及以下土层地勘未揭露,厚度应输为0； qsik:各土层极限侧阻力标注值(kpa）；qpk:各土层极限端阻力标准值(kpa）
569.0
桩间土承载 力发挥系数
β
褥垫层底①层土天然地 基承载力特征fak
处理后桩间 土承载力放
大系数
处理后桩间土的承载力 特征值ƒsk
0.85
120.00
1.00
120
1.00
矩形桩距
纵向距s1 横向距s2
1.60
1.60
注：仅黄色单元格需要填入信息。
-1.30 ⑨-1 0.00
CFG桩计算
274 1.365 取值de= 1.469 1.469
一根桩分担的处 理地基面积等效 圆直径de
0.074144065
面积置换率 布桩数
0.074144065 357
说明：1.本表按GB-JGJ79-2002编制。水泥搅拌桩分为干法和湿法。桩身强度折减系数μ ，干法取0.2~0.3；湿法取0.25~0.33。 2. 深色部分人工输入 3. 本软件作为计算辅助工具，仅为个人验算时使用，不能作为工程设计的直接依据。
CFG桩计算
设计基础条件： 直径d(m) 有效桩长(m) 桩截面面积(m2) 桩周长μ
p
桩长范围土层名称 0.4 L= Ap=d2*3.14/4 μ p=d*3.14 1.3 2 桩间土承载力 折减系数：β (0.75~0.95) 0.75 1 2 3 4 5 6
土厚li(m) 2.79 4.62 1.6 0 0 0
桩端天然土承载 力折减系数:α 1 310 415
桩间天然土承载力 特征值fsk(Kpa) 130
面积置换率 桩身无侧限抗压强度标 准值fcu m(0.12~0.3) 0.07414406 10
加固区面积A（m2) 604
3.复合地基承载力特征 fspk=m*Ra/Ap+β *(1-m)*fsk 值fspk 当按等边三角形布桩时 (布桩形式取1） 4.面积置换率 m 当按正方形布桩时 （布桩形式取2） m=d2/de2 5.布桩数不小于n 6.结论： 有效桩长L= 单桩承载力特征值Ra= 复合地基承载力特征值 fspk= 桩身水泥土强度标准值 fcu= 9.01 310 274 10 n=m*A/Ap
桩侧土磨擦阻力特征值 (qsia) 20 20 24 10 25 0
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4#CFG桩计算书
本工程采用CFG桩复核地基处理方式进行地基处理，桩径400mm，桩
间距1.80m有效桩长拟采用12m，桩端进入第7层粉土，桩顶桩间土为第
5层粉土。现根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002式9.2.5计算
CFG桩复核地基承载力。
计算步骤如下：
1、计算置换率m；
2、计算单桩竖向承载力特征值；
3、计算复核地基承载力。
1、计算置换率m
2、计算单桩承载力特征值
根据《建筑地基处理技术规范》JGJ 79-2002式9.2.6
山东省鲁北地质工程勘察院提供的CFG桩桩基参数值如表1所
示。
本工程基底绝对标高为14.77m，根据地质报告剖面图计算桩周侧阻力
见表2
根据表2，单桩承载力特征值为：
表1 CFG桩桩基参数值表（长螺旋成孔）
序号 岩 性
桩周土侧阻力特征值 （kPa） 桩端土承载力特征值
（kPa）
1 杂填土 / /
2 粘 土 16 /
3 粉 土 15 /
4 粘 土 18 /
5 粉 土 22 /
5-1 粉质粘土 18 /
6 粘 土 22 /
6-1 粉 土
22 /
7 粉 土
25 /
7-1 粉质粘土
22 /
7-2 粉质粘土
22 /
8 粉质粘土
25 200
8-1 粉 土
28 220
9 粉 砂
30 400
表2 单桩侧阻力特征值
土层名称 土层厚度(m) 桩周土侧阻力特征值 周长 侧阻力
5 0.8 22 1.2566 22.11616
5-1 0.7 18 1.2566 15.83316
5 1 22 1.2566 27.6452
6 2.2 22 1.2566 60.81944
6-1 0.9 22 1.2566 24.88068
6 1.6 22 1.2566 44.23232
7 1.8 25 1.2566 56.547
7-1 2.8 22 1.2566 77.40656
7 0.2 25 1.2566 6.283
8 0 0
总和 15 360．76
3、计算复核地基承载力
0.75取规范最低值
，skf取第5层天然地基承载力120kPa。
故处理后的复核地基承载力特征值为197.9kPa。