复合地基变刚度调平设计研究
两阶段变刚度端承桩复合桩基的设计及应用
文献标识码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ４ １ ５２ １ ）５ ０ ０ －０ １Ｏ —６ ３ （０ ０ ０ － ０ １ ４ 中图 分 类 号 ： Ｕ７ ３ ３ Ｔ ５．
Ｔｈ ｗｏ－ ｐｈ ｓ ｓｇ ｏ ｐ ｓｔ ｌ ｕ ｄａ ｉ ｎ ｗｉｈ Ｖ ａ ｉ ｂ ｅ ｓｉｆ ｅ ｓＯｌｅ ｄ－ ｂ ａ ｉ ｇ Ｐｉｅ ｅｔ － ａ ｅ Ｄｅ ｉ ｎ ｏｆｃ ｍ ｏ ｉｅ Ｐｉｅ Ｆｏ ｎ ｔｏ ｔ ｒ ａ ｌ ｔｆ ｎ ｓ ｉ ｎ － ｅ ｒ ｎ ｌｓ
１ 两阶段 变刚度 的设计 概念
目前应用较为普遍 的复合桩基 的基桩 一般均采用 摩擦桩
或 端 承摩 擦 桩 ｌ［ 通 过桩 端 的 “ 入 ” 形 ， 土 可 以 共 同作 ２ ， ］ 刺 变 桩
ｐ ｌ ｆｕ ｄ ｔ ｎ ｉ ｏ ｎ ａ ｉ ．Ｔｈ ｉ ｅ ｉｎ ｉｅ ｆｔ ｉ ｎ ｗ ｉ ｄ ｏ ｏ ｏ ｉ ｉ ｏ ｎ ａ ｉｎ ｗａ ｔｏ ｕ ｅ ｅ ａｌ．Ａｎ ｅ ａ ｌ ｓｇ ｖ ｅ ｏ ｅ ｍａｎ ｄ ｓｇ ａ ｏ ｈ ｓ ｅ ｋ ｎ ｆｃ ｍｐ ｓｔ ｐ ｌ ｆ ｕ ｄ ｔ ｓ ｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｉ ｄ ｔ ｉ ｄ ｅ ｅ ｏ ｎ ｎ ｓ ｘ ｍｐ ｅｗａ ｉ— ｅ ｏ ｐ ｏ ｉ ｅ ｓ ｍｅ ｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅ ｉｎ ｒ ． Ｔｈ ｓ ｒ ｓ ａ ｃ ｓ ａ ｎ ｗ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｏ ｐ ｓｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｉ ｎ， ｎ ｓ ａ ｓ ｔ ｎ ｔ ｒ ｖ ｄ ｏ ｕ ｇ ｓ ｉ ｓ ｆ ｒ ｄ ｓｇ ｅ ｓ ｏ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ ｃ ｍ ｏ ｉｅ ｐ ｌ ｆ ｕ ｄ ｔｏ ａ ｄ ｉ ｌｏ ｗｉ ｅ ｈ
碎石桩复合地基优化设计研究的开题报告
碎石桩复合地基优化设计研究的开题报告一、研究背景城市化进程不断加快，土地资源的紧张和建筑工地的多样化，导致了如今复杂多变的地质情况。
但是建筑工地的地基条件的复杂性以及所要承受的荷载与变形的种类和大小，对地基工程的安全性和经济性提出了新的要求。
传统的地基工程无法在一定程度上满足要求，因此提高地基工程工艺水平已经成为一个迫切的问题。
在这种情况下，复合地基在地基加固领域应运而生。
碎石桩复合地基是一种新兴的地基加固方式，它将碎石桩与水泥土景观桩组成一体，充分利用了碎石桩的承载力和水泥土景观桩的刚度。
因此，碎石桩复合地基具有很强的荷载传递能力和变形控制能力，被广泛应用于各种工程中。
但是，目前对于该种地基的设计方法和优化研究还不充分，需要进行进一步的深入研究。
二、研究目的与意义本文旨在通过对碎石桩复合地基的研究和对其加固效应的分析，探索一种可行的碎石桩复合地基优化设计方法，为工程实践提供参考。
具体来说，本文的研究目的主要包括以下几个方面：1.了解碎石桩复合地基的原理、特点和目前的研究现状；2.揭示碎石桩复合地基在地基加固方面的作用机理，探究其加固效应；3.提出一种可行的碎石桩复合地基优化设计方法，进行实例分析，并对设计参数进行灵敏度分析；4.通过与传统地基工程设计方法的比较，验证碎石桩复合地基优化设计的优越性和可行性。
三、研究内容和拟解决的关键问题本文主要研究碎石桩复合地基优化设计方法。
具体来说，将从以下几个方面进行探究：1.碎石桩复合地基的原理和特点；2.碎石桩复合地基的力学特性和加固效应分析；3.碎石桩复合地基优化设计方法的思路和实现过程；4.实例分析和灵敏度分析。
在研究过程中，我们需要解决以下关键问题：1. 如何合理选取碎石桩与水泥土景观桩的尺寸参数？2. 碎石桩复合地基的荷载传递机理是什么？3. 如何设计最优的碎石桩复合地基结构？4. 如何验证碎石桩复合地基优化设计方法的优越性和可行性？通过以上内容的研究，我们将解决碎石桩复合地基优化设计方面存在的关键问题，提出一套可行的方法，并对现有的碎石桩复合地基设计方法进行改进和完善。
浅谈CM桩复合地基技术
浅谈CM桩复合地基技术作者：刘新胜;罗萍;张吉坤;白晓宇来源：《价值工程》2010年第07期摘要:简单介绍了CM桩的定义、适用条件和作用机理,结合新桩基规范中的变刚度调平设计概念,并通过实验数据的对比,说明了CM桩复合地基技术有很好的利用价值和很大的发展空间。
Abstract: Describe the definition,the applicable conditions and the mechanism of action of the CM-pile, with the optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement of the new Pile Code, and through comparison of the experimental datas this paper shows that the composite foundation of CM-pile has good value on using and a large space for development.关键词:CM桩复合地基;长短桩;变刚度调平设计Key words: composite foundation of CM-pile;long-short pile;optimized design of pile foundation stiffness to reduce differential settlement中图分类号:TU74文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)07-0103-020引言复合地基的概念是日本学者在20世纪60年代初提出的,当时是指一种砂型地基的数学模型。
随着地基处理技术的发展,复合地基的概念得到了很大的扩展。
复合地基是指在地基处理过程中,部分土体得到增强或置换,或在地基中设置加筋材料,加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基,在荷载作用下,基体与增强体共同承担荷载的作用。
复合地基承载力和变形分析
复合地基承载力和变形分析
施 峰
福州 350025) ( 福建省建筑科学研究院
摘
要 : 通过对复合地基载荷试验的作用荷载、 沉降以及承压板尺寸相互关系的讨论 , 提出了复合地基承载力的确定
方法 ; 通过理论计算 , 运用载荷试验结果并根据实际工程的试验和沉降观测结果, 分析下卧软土层承载力和变形。
关键词 : 复合地基 承载力 沉降 下卧软土层 载荷试验
2
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其中 , ! 称为沉降影响系 数 , 与载荷 板的形状尺寸 m ( = l b ) 有关 。 Steinbrenner( 1934) 给出了沉降影响系数 ! 的算法 : != ( 1) ) ( 2) 1 m ln 1+ m2 + 1 ) + ln m + m m2 + 1 ( 5)
如表 1 所示 , 在相同 的均 布荷载 作用 下 , 由于 载荷 板形 状不 同 , 复合地基的 沉降与 载荷 板的宽 度并 非成比 例 , 还与 载荷板的长度有 关。此外 , 采 用矩 形面 积等代 法 ( 假定 矩形 面积 与方形面积相等 , 而按方 形边 长的 相对变 形取 值 ) 确定 复合 地基的承载力偏大 , 且无可 靠的依据。本 文利用表 1 的 结果 , 给出了矩形承 压板作 用时 , 复 合地基 承载 力按相 对变 形取 值方法 , 即对不同尺寸的矩形载荷 板的试验结 果进行修 正。以下结合 工程实例进行讨论。 T1 、 T2、 T 3、 T 4 4 组试验 的场地 土层自 上而下 依次分 为 : 杂填 土 , 稍 密 , 层 厚 2 2~ 2 7 m; 粉 质粘 土 , 可 塑 , 层 厚 0~ 10 7 m; 淤泥夹粉 细砂 , 饱 和 , 流塑 ~ 软 塑 , 天 然含 水量 w = 52 3% , 天然 孔隙比 e = 1 42, 层 厚 2 8~ 4 5 m; 其 下为 细中 砂 , 稍密 , 层厚 1 9~ 6 4 m。采用水 泥土搅拌 桩加固 , 搅拌桩 桩径 500 mm, 水泥 掺入比为 15% , 桩 端设在细中 砂。 T 5 、 T6、 T7、 T 8 4 组试验的场地 土层分 布为 : 冲填 砂 , 松散 , 层厚 0 40 ~ 2 90 m; 粘土 , 可塑 , 层厚 0 20~ 1 70 m; 淤泥 , 饱和 , 流 塑 , 天然 含水 量 w = 64 7% , 天 然 孔隙 比 e = 1 78, 层厚 6 70~ 14 90 m 。采用水泥土搅拌桩加固 , 桩端设置在淤泥中。 表 2 的分析结果表明 , 承压板为矩形时按修正后相对变
馨雅名庭东地块项目桩基础变刚度调平设计
圈函
．
圃
一
ｌ
＝ Ｑ（ 假 定桩反力，程序按上部总荷载 除以总桩数 ）
基础底板 减薄，变成柔性薄板 。
／ Ｓ（ 按规 范计算 的桩沉 降） 。照然 Ｐ Ｋ Ｐ Ｍ采 用的短期
刚度 跟 桩 实 际 工 作 状 态 下 的长 期 刚度 是 有 差 异 的 。 而 盈 建 科 软 件 采 用 采 用 的 刚 度 计 算 公 式 本 身 没 有 问 题 ， 但 采 用 平 均 桩 反 力 作 为假 定 桩 反 力 显 然 也 不 符 合 实 际情 况 。实 际桩 的 反力 跟 桩 的刚 度 、上 部 荷 载 、 基 础 及 上 部 结 构 的 刚 度 部 有 关 系 ， 要 得 到 准 确 的 桩 反 力 是 一 件 比较 困 难 的 事 情 。本 工程 中 采 用 分 块 计
意图如 图 １ 所示 。
＿ ＿ ＿＿ ＿ ＿ ＿＿ ＿ ＿
车 库 的 模 型 进 行 拼 接 。 塔 楼 区域 先 参 照单 独 计 算 时
接 部位结构构件 的刚度将塔楼 的荷载分散到 周边 地
基 中 的 做 法 来 抵 抗 差异 沉 降 ， 这 样 做 势 必 增 加结 构 成 本 ，造 成 浪 费 。２ ０ ０ ８版 《 建 筑桩 基 技 术规 范 》提
口
ห้องสมุดไป่ตู้
；
在 减 小 差 异 沉 降 ， 降低 基 础 底 板 内 力 和 上 部 结 构 次 内 力 ， 以 节 约 资 源 ，提 高 建筑 物 使 用 寿 命 ，确 保 正 常 使 用功 能 ” 。 为 了达 到 控 制 差 异 沉 降和 节 约 成 本 的 目的 ， 我 们 决 定 采 用 变 刚度 调 平 设 计 理 论 ， 突破 传 统 设 计 理 念 ，通 过 调 整 地 基 和 基 桩 的 竖 向 支 承 刚 度 分 布 ， 使 桩 土 反 力 和 上 部 结 构 传 来 的 荷 载 不仪 整 体 平 衡 ， 而 且 实 现 局 部 平 衡 ， 从 而 最 大 限度 地 减 小 差 异沉 降 ， 降 低 基 础 底 板 内 力 和 上 部 结 构 次 应 力 ， 使 ２ ． 基 础 持 力 层 及 桩 型 选 取
桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计的开题报告
桩筏基础共同作用分析及变刚度调平设计的开题报告一、选题背景随着城市建设和基础设施建设的不断扩大，土木工程领域中各种基础设施的建设也越来越多。
在基础设施中，桩筏基础是一种被广泛应用的基础类型。
桩筏基础是指通过深入地下的桩来支撑筏板形成的基础体系，它通常应用于复杂地层条件下的大型建筑物或桥梁等结构。
桩筏基础的优点在于它可以在较差地质条件下提供较好的基础稳定性和承载能力。
桩筏基础的稳定性和承载能力主要取决于桩和筏板之间的共同作用。
具体来说，桩和筏板之间的互动力学行为会直接影响基础的刚度和稳定性。
同时，若土层的刚度存在变化，也会导致桩筏基础的承载能力和稳定性受到影响。
因此，对桩筏基础共同作用的分析和基于变刚度的调平设计具有一定的实际意义。
二、研究目的本研究旨在深入分析桩筏基础的共同作用机理，并结合多种工程实例，分析在不同地层条件和变刚度情况下桩筏基础的变形和承载能力。
此外，我们还将探讨变刚度调平设计方法，以提高桩筏基础的承载能力和稳定性。
三、研究方法本研究将采用有限元模拟方法对桩筏基础的共同作用机理进行分析，并结合现场实测数据进行验证。
同时，我们还将研究桩筏基础的变刚度情况下的变形和承载能力，并尝试设计基于变刚度的调平方案。
四、预期结果本研究的预期结果包括如下几个方面：1. 桩筏基础的共同作用机理的深入认识和分析；2. 不同地层条件下桩筏基础的变形和承载能力的分析和比较；3. 基于多种因素的变刚度调平设计方案，并进行仿真验证；4. 针对桩筏基础设计和施工中的问题提出改进建议。
五、研究意义通过对桩筏基础的共同作用机理和变刚度调平设计的深入研究，可以提高现有桩筏基础设计的科学性和合理性，同时对于改善桩筏基础的稳定性和承载能力具有重要的实际意义。
此外，本研究的结果也将为桥梁、大型建筑物等结构的设计和施工提供重要的理论依据。
刚性桩和柔性桩复合桩基的受力和变形性状的分析
摘要本文采用ＡＮＳＹＳ有限元软件建立了二维和三维有限元模型，主要分析和研究了刚一柔组合桩基在受到均布何在作用下的刚性桩和柔性桩的荷载分担比、桩身应力分布、地基土应力场和位移场的变化规律，同时结合白荡海小区刚柔４桩承台荷板试验，分析了刚柔复合桩基中基础垫层、基础板所起到的应力平衡和变形协调作用。
并指出碎石、砂混合垫层要比纯砂垫层使桩土共同作用的效果更好。
论文还对刚性桩和柔性桩桩长选择、刚度匹配等因素进行了研究。
本文结合工程实例，进一步地证实了刚一柔组合桩复合地基应用的可行性。
，ｆ三维有限元模型较好的反映了组合桩基础的工作性状，从后处理的应力等值线和位移等值线图可以清晰地看到组合桩基的沉降和变形以及受力特点。
本文的结论对组合桩基础的工程应用和设计有一定１的帮助。
！、，革关键词：刚柔复合桩，受力碗变形，垫层ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｓｅｔｕｐ２－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓａｎｄ３－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｒｉｇｉｄａｎｄｓｏｆｔｅｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｂｙＡＮＳＹＳ．Ｗｅｐｕｔｅｍｐｈａｓｉｓｏｎａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｌａｗｏｆｌｏａｄｒａｔｉｏ，ｐｉｌｅｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｏｆｓｏｉｌｕｎｄｅｒｅｖｅｎＩｏａｄ．Ａｔｔｈｅｓａｌｎｅｔｉｍｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｒｉｇｉｄａｎｄｓｏｆｔ４－ｐｉｌｅｓｌｏａｄｂｏａｒｄｔｅｓｔ，ｗｅａｎａｌｙｓｅｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｓｔｒｅｓｓｂａｌａｎｃｅｄａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｒｍｏｎｙｏｆｂａｓｅｃｕｓｈｉｏｎ，ａｎｄｗｅｃｏｎｃｌｕｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｕｓｈｉｏｎｏｆｇｒａｖｅｌａｎｄｓａｎｄｉｓｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈａｎｓａｎｄ．Ａｔｌａｓｔｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｌｅｎｇｔｈｃｈｏｉｃｅｏｆｒｉｇｉｄｏｎｌｙｃｕｓｈｉｏｎｏｆａｎｄｓｏｆｔｐｉｌｅｓ，ａｎｄｉｎｔｅｎｓｉｏｎｍａｔｃｈｉｎｇｅｔｃ．Ｗｅｐｒｏｖｅｄｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｒｉｇｉｄ－ｓｏｆｔｅｎｐｉｌｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ．３－ｄｉｍｅｎｓｔｉｏｎｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｍｏｄｅｌｒｅｆｌｅｃｔｓａｃｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｗｅｌｌ．Ｗｅｃａｎｋｎｏｗｃｌｅａｒｌｙｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｓ，ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｆｒｏｍｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｓｔｒｅｓｓｉｓｏｌｉｎｅｓａｎｄｄｉＳｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｏｌｉｎｅｓｇｒａｐｈ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｌｌｂｅｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒａｎｄｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｉｌｅｓｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｕｓｈｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｇｉｄ－ｓｏｆｔｅｎｐｉｌｅｓｓｔｒｅｓｓ浙江大学硕Ｉ屿±位论文第一章绪论１．１工程背景桩基础是一种历史悠久的基础使用型式，在土木工程中应用非常广泛。
高层建筑复合地基调平设计
高层建筑复合地基调平设计
白玉堂
【期刊名称】《地基处理》
【年(卷),期】2010(021)004
【摘要】高层建筑多设有多层裙楼和地下室，根据建筑功能要求裙楼结构与高层
部分往往连成一体。
由于上部荷载水平差异较大，如何减少差异沉降是结构设计的关键。
根据工程地质条件和工程实际情况采用变刚度疏桩复合地基是一种安全可靠、经济合理的设计方法。
本文结合工程实例就高层建筑地基调平设计做简单介绍。
【总页数】5页(P46-50)
【作者】白玉堂
【作者单位】吉林省建筑科学设计研究院,吉林132011
【正文语种】中文
【中图分类】TU435
【相关文献】
1.高层建筑复合地基变刚度调平设计的思考 [J], 孔鹏
2.复合地基变刚度调平设计研究 [J], 王伟;王士杰;朱常志;张毅
3.变刚调平复合地基条件下高层建筑筏形基础重心校核 [J], 冯秋保
4.复合地基变刚度调平设计在某框架-核心筒结构中的应用 [J], 袁杰;侯森;苑嗣明
5.CFG桩复合地基变刚度调平设计与分析 [J], 卢萍珍;齐微;孙宏伟;方云飞
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关于刚性桩复合地基设计实例分析
关于刚性桩复合地基设计实例分析摘要:本文结合工程实例对刚性桩复合地基的设计，阐述了采用夯扩桩作刚性桩的复合地基的设计思路和计算过程，结果表明这种地基处理方案有效解决了该岩溶地区地基承载力小和沉降大的问题，并取得了较好的经济效益。
关键词：高层建筑，刚性桩复合地基设计Abstract: combining with engineering examples in the design of the rigid pile composite foundation, this paper expounds the ram for the expansion of the rigid pile pile composite foundation, the design method and calculation process, and the result shows that the foundation treatment plan effectively resolve the karst area foundation bearing capacity and settlement small big problems, and have achieved good economic benefits.Keywords: high buildings, the rigid pile composite foundation design引言近年来复合地基技术发展迅速，在以砂石桩为代表的柔性桩复合地基日渐成熟的情况下，以素混凝土桩为代表的刚性桩复合地基的应用也有逐渐推广之势。
由于刚性桩复合地基的作用机理和桩基础类似，因而有人认为它不是复合地基而是桩基础。
规范规定高层建筑中的箱基必须有一定的埋深，以抵抗外部水平力对建筑物的倾覆作用。
采用桩箱基础时，桩基础本身具有一定的抗水平力能力，通过相关的验算，就可以突破规范的限制。
变刚度调平设计在高层建筑桩筏基础中运用实践
变刚度调平设计在高层建筑桩筏基础中的运用实践摘要：本文结合实例阐述变刚度调平设计在高层建筑桩筏基础中的运用，改变传统设计理念，充分优化方案，减少差异变形，降低承台（厚筏板）内力，节约成本投资，获得经济效益。
关建词：高层建筑、桩筏基础、变刚度调平设计、钻孔灌注桩、沉降观测一、工程简介靖江新城区酒店公寓楼地下1层，地上25层，裙楼5层，地上建筑面积47900m2，地下建筑面积4500m2，建筑总高度为99.4 m，框架—剪力墙结构，抗震设防类别为丙类，抗震等级为三级。
主楼在西南角a～e轴与2～9轴间，裙楼沿东北方向外伸，在两端2～3轴和7～9轴间分别设有集中剪力墙，近乎两个核心筒。
该工程属于大底盘，体型复杂，地基基础设计等级为甲级。
主楼建筑物±0.00相当于黄海高程为4.20。
施工图设计时间2008年7月。
地下室平面布置见图1。
地质报告显示：场区抗震设防烈度为6度（0.05g），设计地震分组为第一组，场地类别ⅳ类，不液化，也不考虑软土震陷影响，总体为上软下硬的不均匀建筑地基场地。
地下水土对钢筋砼无腐蚀，对钢结构具弱腐蚀性。
建议基础设计为桩基（预制桩或钻孔灌注桩）。
土层情况：①层素填土:压缩性高，工程性质差；②层淤泥质粉质粘土:属高压缩性，低强度土。
fak=70kpa；qsk=18kpa；③层粉砂夹粉土：属中等压缩性，中等强度土.fak=120kpa; qsk=30kpa；④层淤泥质粉质粘土夹粉砂:属高压缩性，低强度土。
fak=105kpa; qsk=24kpa；⑤层粉砂：属中等压缩性，中等强度土.fak=150kpa; qsk=40kpa；⑥层粉质粘土：属中等压缩性，中等强度土. fak=165kpa;qsk=48kpa；⑦层粉砂夹粉土：属中等压缩性，中等强度土. fak=150kpa; qsk=41kpa；⑧层中细砂：属中低压缩性土，工程性质好，是良好的桩端持力层。
fak=230kpa; qsk=75kpa；qpk=1500kpa。
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第36卷第3期2010年6月四川建筑科学研究SichuanBuildingScience
收稿日期：2008-08-18作者简介：王伟（1982－），男，河北邢台人，硕士，主要从事岩土工程施工与科研工作。E－mail：wangweizgyt@163.com.cn
复合地基变刚度调平设计研究王伟1，王士杰2，朱常志2，张毅3（1.河北建设勘察研究院有限公司，河北石家庄050031；2.河北农业大学城乡建设学院，河北保定071001；3.中国矿业大学（北京）力建学院，北京100083）
摘要：基于数值模拟，对比分析了6种变刚度复合地基模型的不均匀沉降、桩顶反力、土反力、筏板内力；比较了变桩长、变桩径和变桩间距等方法实现复合地基变刚度调平的效果，并进行优化布桩分析。研究表明：基础差异沉降随荷载的增加先增大后减小；变桩长、变桩距相结合的方案有利于改善筏板的内力状况，降低筏板的弯矩，减小不均匀沉降，为最理想的调平方案。关键词：复合地基；变刚度；差异沉降；数值分析中图分类号：TU470.3文献标识码：A文章编号：1008－1933（2010）03－101－05
StudyonvariablerigiditydesignofcompositefoundationWANGWei1，WANGShijie2，ZHUChangzhi2，ZHANGYi3（1.HebeiResearchInstituteofConstructionandGeotechnicalInvestigationCo.，Ltd.，Shijiazhuang050031，China；2.AgriculturalUniversityofHebei，Baoding071001，China；3.ChinaUniversityofMining＆Technology，Beijing100083，China）Abstract：Bynumericalanalysissoftware，weanalysethesettlement，soilreactionforce，piletopverticalreactionforceandtheraft'sinnerforce，discusstheeffectofvariablerigiditydesignbychangingthelength，spaceanddiameterofpile.Researchshowsthat：Thesettlementofraftfoundationwas“butterfly”distribution.Withtheincreaseofload，thedifferetialsettlementincreaseinfirstandthendecrease.Themodelofcombiningthechangeoflengthwithspaceofthepilewillimprovethestateoftheraft'sinnerforce，decreasetheraftmoment，thisisthebestmodelofvariablerigiditydesign.Keywords：compositefoundation；variablerigidity；differetialsettlement；numericalanalysis
0引言
在软土地区采用天然地基不能满足建筑物沉降要求时，地基处理或桩基础等常被用来控制建筑物总沉降或差异沉降。实际工程中，在地基强度满足要求的前提下，建筑物的整体沉降对建筑物并不构成威胁。问题的关键是，基底压力和地基刚度的不均匀分布，使复合地基与基础的变形不协调，导致不均匀沉降的增加。地基的不均匀沉降，是引起土木、建筑工程事故的主要原因之一。为控制差异沉降和筏板内力差所产生的弯矩，传统的均匀地基处理方案不得不加大筏板厚度，增加筏板的配筋量，从而提高了工程造价，造成了新的材料浪费。因此，根据地基受力特性充分发挥地基基础承载作用、减小差异沉降，已成为基础设计的优化目标，引起了国内外许多学者的研究兴趣［1］。寻求符合基础实际受力状况且经济合理的复合地基优化设计方案，是具有实践和理论意义的课题。文献［2］通过现场缩尺（1∶10）模型试验，完成了带上部
结构筏板和刚性桩复合地基筏板静载荷试验，研究了内密外疏布桩和中心布桩方式降低筏板差异沉降的效果。在其基础上，通过数值分析软件，本文对变桩长、变桩径、变桩间距等方法实现复合地基变刚度调平设计进行了比较。
1数值分析模型的建立
1.1模型的单元划分、边界条件和几何尺寸
在Flac3D建模过程中，采用三维六面体和圆柱体网格对地基土体、桩体进行离散。并在桩与土、垫层与基础底板间设置接触面（interface）来模拟其相对滑动。地基土与垫层服从Mohr-Coulomb屈服准则，桩与基础底板采用弹性各向同性本构模型。边界条件为底面固定、顶面设为自由面并限制4个侧面的水平向位移［3］。
本文共建立了6个模型，见图1～6，图7为模
101型剖面位置示意图。考虑到模型的对称性，以及为了节省计算空间，取整个试验模型的1/4进行计算。基本模型取1/4后，筏板的边长为2.2m。计算域水平方向从筏板边缘外延1倍板宽；竖直方向自桩顶起向下取至压缩层厚度的下限，即σz≤0.2σc深度处，亦即8m。方案1：天然地基上筏板基础，平面布置如图1所示。方案2：筏板下均匀布桩方式，平面布置如图2所示。桩长为L=2m，桩径为d=150mm，总桩数为n=61根。
图1天然地基Fig.1Naturalfoundation
图2筏板下均匀布桩Fig.2Uniformlayoutofpiles
方案3：筏板下变桩距布桩方式，平面布置如图3所示。该方案在筏板下1.2m×1.2m区域内桩
间距较小，其他区域内桩间距较大。桩长为L=2m，桩径为d=150mm，总桩数为n=44根。方案4：筏板下变桩长变桩距布桩方式，平面布置如图4所示。在方案3的基础上，该方案增加了筏板下中间区域的桩长，其他区域内桩长不变。桩①桩长为L=2m，桩数24根；桩②桩长为L=3m，桩数8根；桩③桩长为L=4m，桩数12根；所有桩的桩径均为d=150mm，总桩数为n=44根。方案5：筏板下变桩长变桩径布桩方式，平面布
图3变桩距Fig.3Differentdistanceofthepile
图4变桩长变桩距Fig.4Differentdistanceandlengthofthepile置如图5所示。桩①桩长为L=2m，桩径为d=150mm，桩数24根；桩④桩长为L=2m，桩径为d=250mm，桩数8根；桩⑤桩长为L=3m，桩径为d=250mm，桩数5根；总桩数为n=37根。
图5变桩长变桩径Fig.5Differentlengthanddiameterofthepile方案6：筏板下中心布桩方式，平面布置如图6所示。该方案仅在筏板下1.4m×1.4m区域内布置了桩体，桩长为L=2m，桩径为d=150mm，总桩数为n=20根。1.2材料参数
各土层的物理力学参数分别来自于勘测数据、室内试验数据、常规计算结果和经验取值。基础底板厚150mm，弹性模量28000MΡa，泊松比为0.2；
201四川建筑科学研究第36卷图6中心布桩Fig.6Centralpilelayout垫层为砾砂垫层，厚为100mm，变形模量100MΡa，泊松比为0.35；桩为灌注桩，弹性模量35000MΡa，泊松比为0.16；土层、基础底板、垫层、桩的模型参数详见表1。表1土层、基础底板、垫层、桩模型参数的确定Table1Themodelparametersofsoil，raft，cushionandpile
材料K/MPaG/MPaφ/（°）c/kPaμγ/（kN·m－3）
粉质黏土3.631.418380.3318.6粉土7.433.4324.938.40.319.2细中砂7.25.4234—0.218.7砾石8.97.236—0.1819.2粉土8.13.7325.6390.319.5基础底板1.56×1041.17×104000.225
垫层111374500.3520桩1.72×10
41.51×104000.1625
图7剖面位置示意（1/4模型）Fig.7Schemeofsectionposition（thefourthmodel）
2计算成果及分析
2.1各方案差异沉降对比分析
图8为各级荷载下不同调平方案最大差异沉降的比较。由图可知：（1）天然地基、均匀布桩方案和变桩方案的最
大差异沉降与荷载的关系曲线基本相似。由于复合地基的群桩效应，均匀布桩方案和变桩距方案的最大差异沉降，略大于天然地基。
图8不同调平方案最大差异沉降的比较Fig.8Curveofgreatestdifferentialsettlement-loadofeverymodel（2）就变桩长变桩距方案、变桩长变桩径方案
和中心布桩方案而言，随着荷载的增加，最大差异沉降先增大后减小。这是由于随着荷载的增加，基底中部沉降较其他区域发展迅速，差异沉降逐渐变大。由于基础的“跨越”作用，致使荷载向基础边缘转移，实现了荷载的重新分配。当荷载增加到一定程度后，基础边缘土体承担较大荷载，并且角点处桩对土体约束力比较弱，该处土体提前进入塑性状态，变形加剧，从而缩小了与中心点的沉降差。（3）第3级荷载（Ρ=176kΡa）下，变桩长变桩
径和变桩长变桩距方案的最大差异沉降分别为6.3mm和7.4mm，相对于其他几个方案减少了37%～52%。可见，变桩长变桩径和变桩长变桩距方案
能很好地控制基础的差异沉降。（4）中心布桩方案虽然达不到变桩长变桩径和
变桩长变桩距方案控制差异沉降的良好效果，但是它能在有效地减小差异沉降的前提下，大大节约工程造价。由于中心布桩方式超越了现行的设计规范，且当筏板较柔荷载较大时，会产生“上凸”的沉降分布形式，因此，中心布桩方式也不太容易推广，有待进一步研究。2.2各方案桩顶反力、桩间土反力分析
2.2.1桩顶反力对比分析
表2列出了第3级荷载（Ρ=176kΡa）下各方案的桩顶反力。由表2可知：（1）相对于均匀布桩方案（以下分析均以均匀
布桩方案为参照），第3级荷载（Ρ=176kΡa）下，变桩长变桩距最大桩顶反力增加了48.3%，最小桩顶反力增加了2.9%，桩顶反力平均值增加了48.7%，角桩桩顶反力减小了1%。这种现象有利于改善筏板的内力状况，降低筏板的弯矩，减小不均匀沉降。（2）就变桩长变桩径方案而言，第3级荷载（Ρ
=176kΡa）下，最大桩顶反力增加了22.5%，最小
桩顶反力减小了7.5%，桩顶反力平均值增加了
3012010No.3王伟，等：复合地基变刚度调平设计研究