3章-复合地基-PPT课件

（4） 复合模量 E sp
复合地基土体抵抗荷载作用变形的能力。 -- 数值上为某一应力水平时的地基应力与相对变形之比。 计算： “桩体 ”和“桩间土 ”抗变形能力的某种“叠加”。
E mE ( 1 m ) E sp P s
E [ 1 m ( n 1 )] E sp s
计算条件：基础为绝对刚性体； 桩端置于坚硬土层； 桩体不发生刺入变形。 实际工程中，桩体模量不易直接测定。 假定：桩土模量比等于桩、土应力比， 按地基承载力提高系数 ζ 计算复合模量。
式中：PP —桩体承担的荷载；
PS —桩间土承担的荷载；
P —总荷载。 在平均面积置换率已知的条件下，桩、土荷载分担比和
桩土应力比可以相互表示。
p p
P / P 1 m / 1 m n 1
S S
P / P m n / 1 m n 1
E sp E s
fsp ,k / fs ,k
3.1.4 复合地基的承载力
复合地基承载力-- “桩体” 承载力
地基土承载力
复合地基的竖向承载力 -- 现场载荷试验确定。 以下两种思路分析计算： 1)根据“桩体”、“桩间土”的承载力，按面积置换原理 叠加计算;
2) 将“桩体”和“桩间土”作为整体考虑 -- 极限承载力。
— 桩间土承载力折减系数，？？？；
R a — 单桩竖向承载力特征值 kN ；
A p — 桩体截面积

m 。
2
对于小型工程的粘性土地基如无现场载荷试验资料：
f 1 m n 1 f sp , k s , k
f 1 m n 1 3 s sp , k v
s v —桩间土十字板抗剪强度，
(2) 将“桩体”和“桩间土”作为整体考虑，确定极限承载力
p K m p K ( 1 m ) p c f 1 1 p f 2 2 s f
ppf


— 桩体极限承载力；
p s f — 天然地基极限承载力；
1 , 2 — 复合地基破坏时，桩体及桩间土极限强度发挥度；
第三章 复合地基
3.1 基本理论及有关的计算问题
3.1.1 复合地基的定义与分类 地基土层中设置 -- 非刚性“桩”体，
相对较好的桩体材料“置换”较弱的地基土
竖向增强体与地基土 -- 共同承担基础荷载。
竖向增强体复合地基 -- “桩”体复合地基。
工程中常用的“桩”体 –
碎石桩、砂桩、土桩、灰土桩、水泥土桩、石灰桩及水泥粉 煤灰碎石桩等。 （1）散体材料桩 -- 依靠桩周土的约束作用 （碎石桩、砂桩 等）
等边三角形布桩 正方形布桩 矩形布桩
2 2 m d /2 3 s
源自文库
2 2 m d /4 s
2 m d /4 s s 1 2
式中： s — 等边三角形、正方形布桩时的桩间距；
s1 , s 2 — 矩形布桩时的行间距和列间距；
d — 桩体直径。
（2） 桩、土应力比 反映桩、土荷载分担情况的基本参数之一。 - - “桩体顶面应力σP与桩间土表面应力σS之比”
（2）粘结材料桩 –
*柔性桩复合地基（土桩、灰土桩、水泥土桩、石灰桩 等） *“刚性”桩复合地基（水泥粉煤灰碎石桩 –CFG桩）
3.1.2 复合地基的应力-形变作用机理
（1） 桩体的 “应力集中” 作用
当桩体穿透软弱土层打入相对硬层时： 由于，桩体的压缩模量 ＞ 桩间土，
因此，荷载应力随桩、土的等量变形 集中到桩体上 ，
桩间土的附加应力相对减小。 应力集中作用 复合地基的承载力 ＞ 原地基； 压缩性 ＜ 原地基。 （2） 复合地基的 “垫层” 作用 当桩体未透较厚的软弱土层时： 垫层作用 -- 荷载应力向四周扩散； 应力分布趋于均匀。
（3）“桩体” 的破坏形式 (a)刺入 -- 当桩体长度大于临界长度（约为桩径的4倍）， 发生刺入破坏的可能性极小； (b)剪切 --只要基础底面不是太小或桩周土上有足够大的边载 约束，便不会发生剪切破坏； (c)鼓出 -- 桩体破坏的主要形式。 随深度增大 -- 产生塑性鼓出的可能性变小， 桩体上部易鼓出破坏。 现有的设计理论 --以鼓出破坏形式 为基础。
K1 , K2 — 桩体及桩间土实际极限承载力的修正系数。
若 -- 能确定“桩体”和“桩间土”的实际极限承载力； 破坏模式是桩体先破坏引起复合地基全面破坏。 则计算式可简化为：
p m p ( 1 m ) p c f p f s f
m — 复合地基面积置换率；
— 桩体破坏时，桩间土极限强度发挥度。
np / s
桩顶平均应力与桩间土平均应力之比 “平均桩、土应力比”。
“桩、土应力比”与桩体材料、桩长、面积置换率有关。 *与桩体材料刚度及桩长成正比； *与面积置换率成反比。
（3）桩、土的荷载分担比 “桩体 ”、“桩间土”分别承担总荷载的比例 p 、 S 。
p P p/ P
S P S/ P
(1) 根据“桩体”、“桩间土”的承载力，按面积置换原理叠 加计算
*散体材料，桩身强度较低的柔性复合地基：
f m f 1 m f sp , k p , k s , k
*桩身强度较高的柔性桩、刚性桩复合地基：

f m ( R / A ) 1 m f sp , k a p s , k
(a) (b) (c)
图3-4 桩体破坏形式
（a）鼓出破坏；（b）刺入破坏；（c）剪切破坏
3.1.3 复合地基理论计算中的几个基本问题
（1） 面积置换率 “桩体 ” (竖向增强体) 截面积 AP 与其所承担的地基加固 面积 Ae 的比值。
m
AP Ae
实际工程中 -- 常不能在整个地基中均匀布桩 因此 --“平均面积置换率”， 即桩体截面积之和与复合地基总面积之比。
3.1.5 复合地基的沉降变形
复合地基的沉降变形总量 –
加固区压缩量+下卧层压缩量
ss s 1 2
其中，下卧层压缩量 - - 分层总和法计算； 加固区压缩量 -- 计算方法主要有以下四种：
（1）沉降折减系数法
假设：地基土各向同性；
刚性基础； 桩体长度已达到有支承能力的硬土层。 复合地基的最终沉降量为：