CFG桩复合地基沉降计算方法研究

CFG桩复合地基沉降计算方法研究

第２１卷第７期

岩石力学与工程学报

２ｔ（８）：１０８４～１０８６

ＣＦＧ桩复合地基沉降计算方法研究

董必昌郑俊杰

（华中科技大学土木工程与力学学院武汉４３００７４）

摘要从ＣＦＧ桩复合地基沉降变形模式出发比公式，并讨论了参数取值问题。

关建词复合地基，沉降模式，桩土应力比分类号Ｔｕ

４３３

推导出一种考虑桩－士一垫层相互作用的沉降计算方法以及桩土应力

文献标识码Ａ

文章编号１０００ ６９１５（２００２）０７ １０８４ ０８

１前言

复合地基是指天然土层和加固材料相互作用组成持力层而共同分担上部结构荷载的人工地基。作为一种有效手段，它己在地基处理工程中得到广泛应用【１１Ｊ。ＣＦＧ桩．即水泥粉煤灰碎石桩．由中国建筑科学研究院地基研究所研制成功．在工程界得到越来越广泛的应用。实践证明．ＣＦＧ桩复台地基基础工程总造价通常比碎石桩、灌注桩、预制桩方案低很多。然而，目前复合地基计算理论．尤其是沉降计算理论远落后于复合地基工程实践。在ＣＦＧ桩复合地基沉降计算理论中，文【４】提出两种算法，目前工程上运用也基本上是这两种方法。事实证明．这两种理论算法由于忽略桩．土．垫层之间的相互作用以及其他一些因素．往往使计算结果偏大。本文试图推导考虑桩．土．垫层相互作用的沉降计算方法。

桩端处土的位移用爿表示．因此

Ｊｔ＝＆一ＳｄＴ＝最一爿

设桩长工范围内土的压缩量为蜀，则有

Ｓ】＝Ｊｔ＋ｄＴ（３）

设下卧层变形量为ｓ：，褥垫层压缩量为Ｓ，，则基础总变形为Ｓ＝Ｓ．＋ｓ：＋岛。因工程中褥垫层变形量很小，可以忽略不计，基础总变形为

Ｓ＝墨＋Ｓ２

Ｆｉｇ．１

图Ｉ复台地基变形示意图

Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄ

（１）（２）

２变形模式

图１给出ＣＦＧ桩复合地基沉降变形的示意图。图１（ａ）代表荷载Ｐ＝０的状态，图１（ｂ）代表加荷时（Ｐ＞Ｏ）桩的受力状态。图中：桩顶沉降为墨．桩问土表面沉降为墨，桩端处桩沉降为ｇ。由于ＣＦＧ桩体模量较大，在通常荷载下，轴向力引起桩的压缩量很小．可以忽略不计。这样，Ｓ：＝Ｓ。。

２００１年９月２０日收到韧稿．２００ｔ年１０月２４日收到修改稿．

（４）

３基本假定

桩．土一垫层的共同作用非常复杂．本文为便于分析作出如下简化假定：

（Ｉ）假定地基土为均匀直线变形体（等沉面上下

作者董必昌筒卉；男．２ｓ岁，１９９６年毕业于焦作工学院资源与环境工程系水文地质与工程地质幸业，觋为碗士研究生．．｝要札事岩上工程方面的

研究工作．

万方数据　

CFG桩复合地基沉降计算方法研究

Ｂ之土、桩上以面沉等为㈣数系力盖侧土问桩上

皇坐塑！塑

苎些曼苎：里！鱼苎墨鱼些茎塑堕生苎立茎里塞

：！！墅：

土体的变形模量分别取等沉面上下范围内土体压缩

式中：矗＝三肌＾磊／．ｔｌ；凰。ｔａｎ（ｐ．，，岛．为等沉面以

模量黧譬鬈豪理

（２）竺型雹璺妻采．…ｅｒ…ｒｕｍ竺誉苎算”１；（３）垫层 桩 桩间土的界面力学性能可用“压力

附俐，ｌ

高荔蓬纛罱＿“４”’％∥。’““”１“、１‘

一。商运，‘对等沉面以下地基土，有

２刚度系数×变形”的公式表示。桩体的径向变形忽略不计。

俳休２曩篓曼意黧要罗力和法向位移等于零’

式中：加…ｍ：Ⅳ；。舻¨嗽：‰乏

ｄ。：只ｅ一，，“ｅｍｍＬ０’（９）

葬茹乌誉磊言西竿茬；ｉ』晶高盖写禁茹箱塞’篓

４公式推导

ＣＦＧ桩复合地基在荷载作用下在桩顶以下一定深度厶处会出现桩与基土的等沉面。等沉面以上桩受负摩擦力－方向向下；等沉面以下桩侧受正摩

别为耳，只，等效单元体中桩体与桩侧土体的面积比Ⅳ。４

７＾：竺专七凹２孕载为＾＇则有如４

咒＝吉篇只

２１２：Ｚ＾＾

（５）

式中：Ａ为等效单元体面积．ｎ为桩顶上桩、土应

仅考虑土中附加应力的作用．由图２的静力平衡条件得

Ａｓ盯ｓ—Ａｓ（盯ｓ＋ｄｏ＂ｓ）±丌ｄｒ（ｚ）ｄｚ＝０

（６）

式中：士ｒ（：）分别为正负桩侧摩擦力，仉为土层面所受应力。将ｒ（ｚ）＝Ｌ／ｇｏｏ＂Ｉ代入并整理得

孥±触：０∞

④

式中：ｕ以及下面公式中的“．ｕ：均为桩、土摩擦力系数，岛以及下面公式中的局．，局：均为桩间

土侧压力系数。

仉＋ｄ吼

图２’土体单元受力示意图

Ｆｉｇ．２

Ｓｔｒｅｓｓｅｓｏｆｓｏｉｌｅｌｅｍｃｎｔ

在等沉面以上，当ｚ＝０，以＝只，有

以＝只ｅ－４２

（８）

万　

方数据间的摩擦角ａ

ｓ．：ｒ旦Ｌ出：—！Ｌ（１一ｅ一＾“）

（１０）

ｄ±＝ｃｏ（ｇ一只）

（１１）

Ｓｔ２＝矗（ｅ舶）【ｅ剐｝¨＿ｌ】

（１２）

桩底竖向刺入变形量为ｄ下＝ｃ （Ｒ一爿＇＝

ｃ，卜殳Ｍ只（ ＋珊ｍ肚肌…㈨，，

向刺入量（ｍ／ｋＰａ），碍为当Ｚ＝Ｌ时土体中的应力。

令Ａ：ｅ‘＾ｋ，丑：ｅ一＾ｋ＋＾（ｔ－／ｍ’，由等沉面上、旦＋】＝里二生一上＋占ｆｌ＋上１

Ｅ。ｐ。Ｃｏ

Ｃ。Ｅ。ｐ１

Ｍ

＼、

Ｍ）

０４）

由上式解出等沉面位置参数￡。然后解出桩顶已知上。．，。，由式（１０）．（１２）或式（１１），（１３）求Ｓ．，由分层总和法求出Ｓ：，即可求地基土总变形量

Ｅｏ－（取等层面以上、桩顶以下范围内土压缩模量的加权平均值）．则桩侧土压缩变形量为

式中：Ｇ为桩项作用于垫层单位压力时的竖向刺入变形量（ｍ化Ｐａ）。

矧莎篙茹沉面以下加固区ｌ设土的变形模量

为Ｅ如（取等沉面咀下、桩底以上范围内土压缩模量

式中：Ｃ．为桩体作用于下卧层土体单位压力时的竖下土体压缩量分别与桩体的上、下刺入变形量相等的原则，可得到

此式即为线弹性条件下ＣＦＧ桩复合地基的竖向变

形协调方程。

桩、土应力比，再根据式（５）解出桩顶土应力。

Ｓ，即

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二塑塑二～——．一

Ｊ糟导鍪专譬＋掣十萎４－７∥－（ｚ，嘶一Ｚ，－，ａｉ－Ｏ

妻至查兰量三篓鲎垒

丝篓至

上节中的Ｃｏ－ｃ】实际上怒基床系数（也称地基

层底的深度（飘桩底底谢算起）：矾，碣一。为加豳层稳

６臻事譬

可盘雪ｃ？警±繁％Ｉ訾黧謦戮嚣ｉ冀戮萋蕙翡黧彗裁鎏曼：熹：∥黧硼心阢乩”啪桩表现善耄主嵩茹￡磊茎弱赫；蒜

淹上剿Ａ变形，嚣口有５

：？２‘“““…８７“、３”８”。。”““”。

参数值的确定

桩±雎擦力系数封可由表Ｉ确定。

裹ｌ柱±搴搽蠢系数声镶

Ｔａｂｌｅｌ

供了参数静范围德，键考虑戮途基±韵空掏性和不真实值，那么无疑会对计算结果的准确性产生积极

Ｆｒｉ时ｉｏ．伽划１．ｃｌｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｐｉｌｅ＝ｒｉｄｓｏｉｌ土的类别

摩擦系数“

ｌ

３０

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ｒ

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密实、中密（稍湿）

０

３０～０．４０

３

１９ｆ５’：６５５—５５８

中移、豁眵、爵矽甜０～乱鲐

薅基生软质岩土

表面鞭糙盼照蠹努石

０４０～ｎ６０

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万方数据　

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作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

董必昌， 郑俊杰

华中科技大学土木工程与力学学院,武汉,430074岩石力学与工程学报

CHINESE JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND ENGINEERING2002,21(7)39次

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