褥垫层对刚性桩复合地基工作特性影响的数值分析

根据工程实例的土质情况建立计算模型,通过ANSYS三维有限元的数值分析,研究了在竖向荷载作用下,褥垫层厚度、模量对刚性桩复合地基工作特性的影响。本文的计算分析为刚性桩复合地基的优化设计提供了依据。

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第2卷 3

第 1期

河

北

建筑

科

技学院

学

报

V0 . No. 123 1

20 0 6年 3月

Jun l o H bi I t t o A c i c r S i c a d T cn l y o r f e e n i e f r t t a c ne n eh o g a st u heu l e o

M8 .0 6 r2 o

文章编号： 0— 73 20 ) J 06— 3 1 7 6 4 (06 0一04 0 0

褥垫层对刚性桩复合地基工作特性影响的数值分析郝(. 1天津大学建筑工程学院，天津 3河北工业大学土木工程学院， .天津

强一王慧萍 .,,。307; . 002 2天津市市政工程设计研究院，天津 303 ) 002 3 05; 001

摘要：据工程实例的土质情况建立计算模型，过 A S S三维有限元的数值分析，究了在根通 NY研竖向荷栽作用下。垫层厚度、量对刚性桩复合地基工作特性的影响。本文的计算分析为刚褥模性桩复合地基的优化设计提供了依据。

关键词：刚性桩复合地基；垫层；土应力比；降褥桩沉中图分类号：T 40 U 7文献标识码： A

刚性桩复合地基是采用刚度较大的混凝土桩

或高标号 C G桩作为竖向增强体的复合地基， F其

桩体材料强度、刚度较高，荷载传递深度及范围比柔性桩或半刚性桩大，明显提高复合地基承载能力，很大的经济效益【引。在最初应用于实际工有 I .程时，砖混结构窗台下布桩部位的墙体出现裂缱， 分析其原因是基础底与桩之间未设褥垫层或是褥垫层太薄，得桩顶应力集中。褥垫层在复合地使基中具有保证桩、土共同承担荷载、整桩垂直荷调载的分担、少基础底面应力集中的作用 J因减。此，垫层的设置对复合地基的桩土应力比、降褥沉规律及承载力的确定均有较大影响。数值模拟是研究刚性桩复合地基工作特性的有效手段。但是，目前的数值分析模型对承台下的土简化的比较多，只有一层土，不符合实际情况的，是因而对数值分析方法为三维有限元法，用三维 8采图 1地基处理竖向剖面

沉降规律等工作特性的模拟不能被完全信服。本文按照承台下有多层

土的情况建立计算模型，对褥垫层对刚性桩复合地基工作特性的影响进行数值计算与分析。

节点等参单元。为使问题简化，限元计算作如有下假定：

1同一种材料为均质、向同性体； )体、 )各 2桩承台为线弹体； ) 3土体、垫层根据需要选择 Dukr ree—

Pae弹塑性模型；)土界面及承台与垫层之 rgr 4桩

1计算模型的建立工程实例为现浇钢筋混凝土框架一剪力墙结构，地下一层，上十八层。采用 C G桩复合地基地 F

间无相对滑移。

数值分析采用 A S S程序，取程序的 S H 4 NY选 O D5单元，取单桩进行研究。利用对称性， 14结构进取/行计算，图 1见。计算域水平方向自承台边缘外延 3 倍承台宽度 ( .m, 45 )竖直方向计算至桩端以下 2倍桩长(6。约束条件为基础、 3m)垫层、土体在对称面上施

筏片基础，间距 14桩长 1m,径 4 0 m,桩 .m, 8桩 1 r桩 a

端持力层为细砂层。其承载力特征值为 20P。 5ka原基底下土的承载力特征值为 10 P,求处理 0 ka要后复合地基承载力特征值≥3 0 P。根据工程土 5 ka质情况，垫层下土体分为四层，图 1将见。收稿日期：0 5 1 8 20—1—0

加对称约束，同时，限制土体的水平位移，土体底边竖向位移也进行约束。网格划分采用自由网格划分，见

图2。计算采用的各种材料的力学参数见表 1。

作者简介：郝强(9 1,, 17一)男山东潍坊人。硕士，高级工程师，事结构工程的研究。从

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