长短桩复合地基桩土荷载分担比研究

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长短桩复合地基设计

长短桩复合地基设计一、前言当地基承载力或变形不能满足设计要求时，需做地基处理，复合地基方案在地基处理中用的非常普遍。

复合地基的桩型很多，不同的桩型加固机理和加固效果是不同的，实际工程中如何针对设计要求合理选择桩型是方案选择的核心。

本文仅就这一问题做一讨论。

采用复合地基有时主要为了提高地基承载力，有时主要是为了减少沉降量，有时两者兼而有之，在确定使用复合地基前，应予以分析。

当软弱土层较厚时，采用复合地基往往是为了控制沉降，在这种情况下采用复合地基具有较大的优点。

若软弱土层很薄，而基岩又很浅，采用桩基础可能优于采用复合地基。

另外，复合地基需要通过一定的沉降量来协调发挥桩土共同承担荷载，对沉降量控制要求很高的情况下不宜采用复合地基技术。

对一具体工程是否采用复合地基技术应根据荷载大小、地基土层工程地质情况、建筑物对工后沉降量的要求等方面综合分析而定。

随着对复合地基理论认识的提高以及实践经验的积累，学术界提出了不同桩型、桩长的多元组合型复合地基——刚柔结合长短桩复合地基。

长桩：提高地基承载力，将荷载通过桩身向地基深处传递，减少压缩层变形，控制整体的沉降。

桩体强度要求较高，多采用CFG桩、钢筋混凝土桩、预制桩等。

短桩：主要对土体进行处理，减小浅层的应力集中，提高承载力，消除软弱土层引起的不均匀沉降，桩体采用散体桩和柔性桩如搅拌桩、碎石桩、石灰桩等。

褥垫层：促使桩—土协调变形，合理分配应力，保证桩土共同作用。

复合地基的实质是桩、土共同作用。

桩土应力分配的过程伴随着桩顶上刺或桩端下刺，因此需设置合适厚度和刚度的褥垫层保证桩、土能共同承担荷载。

长短桩的优点（以螺杆桩复合地基为例）：（1）、螺杆桩复合地基在地基中形成平面及空间合适的刚度梯度，从而获得了高强度的复合地基。

（2）、螺杆桩复合地基中形成了土的三维应力状态，使土的强度高于其自身承载力的基本值，从而使土的参与工作系数大于1，这是任何其它类型复合地基无法实现的。

07-长短桩复合地基设计计算分析和探讨

长短桩复合地基设计计算分析和探讨摘要：本文主要对长短桩复合地基的应用特点、作用机理以及设计计算方法做了些分析和探讨。

关键词：长短桩复合地基；设计；计算近年来,随着国内外桩基础研究的深入,发展了适用于深厚淤泥、淤泥质土、黏性土、粉土、砂土等不同地基的长短桩复合地基处理技术。

如刚性长短桩复合地基和刚柔性长短桩复合地基等应用于深厚软土地基上,已取得了显著的工程效益。

特别是在沿海深厚软土地区,近年来,经济发展迅速,大量的土木工程兴起,给长短桩复合地基带来了巨大的应用前景。

长短桩复合地基在工程实践中的广泛应用,特别是在深厚软土地基上的应用,虽然现行规范中尚没有其承载力和设计计算,但由于近年来长短桩复合地基的地基处理理论进一步完善,根据工程经验形成半经验半理论的地基处理设计方法和承载力计算。

应用于工程项目中能有效提高地基承载力,控制沉降,降低造价。

一、长短桩复合地基的应用特点在深厚软土地区,按照常规理论设计，即利用统一长度的桩设计,会出现桩数过多、桩距太密,不仅提高了工程造价,同时也不利于单桩承载力的发挥。

长短桩复合地基则充分利用桩间土的承载力,能有效地控制地基沉降,减少工程造价。

长短桩复合地基中长桩能能将荷载向地基深处传送,减少压缩土层的变形，从而减少地基的沉降,以此来控制建筑物的沉降,很好的避免了常规桩基设计的一些缺点,也更符合外荷载作用下的地基应力场和位移场特性。

短桩主要用来提高地基承载力,加固桩间土,增加桩体的摩擦阻力。

随着桩基技术的应用发展，“桩”不是桩基础的专有，这就使“复合桩基”与“复合地基”区分更为模糊。

随着当今共同作用设计理论的发展，基础更为重要的是概念性分析与概念性设计。

（1）刚-柔性复合桩基具有高承载力、低沉降量，工程造价有较大节省，而工后沉降量通常与桩基础是等量的。

可发挥“长桩疏布”的优势，利用刚性长桩控制沉降与承载的双重功能。

利用地基处理方法，能有效提高复合桩基的安全度、可靠度。

形成深、浅两个层面的空间应力状态，发挥地基土的潜在承载力。

长短桩复合地基荷载分担比的试验研究

荷载分担比变化较小，加长桩模量能显著提高长桩荷栽分担比；短桩模量的增大，桩的荷载增随长分担比减小，桩和桩间土荷载分担比均增大，加短桩模量对荷载分担比分配有一定影响。短增
式，满足地基承载力及沉降要求的同时具有较好在
的经济性＿。近年来许多学者对这种新型复合地基】］
所示。模型桩为空心铝管（性模量为７０弹０００ＭＰ，径３ａ直０ｍｍ，壁厚２ｒｍ）ＰＲ管（管ａ和Ｐ弹性模量为８０ＭＰ，０ａ直径３０ｍｍ，壁厚３５ｒｍ）桩间管．ａ，距４倍桩径。
表１装箱砂土物理指标
天然土密度
ｏ
图１模型试验长９短１６布桩方式
含水量土粒密度
甜／Ｇ
千密度
Ｐ／ｄｉｄＰｒｎａ
孔隙比
Ｐａ／ｍｎｍｘｅｉ
为测定模型试验中桩身的轴力，次试验在模本型桩上安装应变测量仪器，根据虎克定律（再Ｐ— Ｅ）测得的应变值转化为应力值。桩身上的应Ａｅ将
第４３卷
第３期
太
原
理
工
大学Biblioteka 学报Ｖ０Ｉ４３Ｎｏ．．３Ｍａ２２ｖ０１
２２年５月０１
Ｊ０ＵＲＮＡＬ０ＦＴＡＩＹＵＡＮＵＮＩＲＳＴＹＣＨＮ０ＬＶＥＩ０ＦＴＥＯＧＹ

CFG桩桩土分担的荷载比研究

９　科技资讯　ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００７ＮＯ．１５ＳＣＩＥＮＣＥ　＆　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ工　业　技　术ＣＦＧ桩（Ｃｅｍｅｎｔ　Ｆｌｙ－ａｓｈ　Ｇｒａｖｅｌ　Ｐｉｌｅ），即由碎石、粉煤灰掺适量的水泥加水拌合，用各种成桩机具制成的可变粘结强度桩，主要用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基，由于ＣＦＧ桩较其他桩类具有成本低，地基变形小等优点，近年来在工程中得到了广泛应用。

ＣＦＧ桩复合地基由桩、桩间土及褥垫层三部分构成，其加固机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力。

同时土体受到桩的挤密而提高承载力，而桩又由于周围土的侧应力的增加而改善了受力性能，二者共同工作，形成了一个复合地基的受力整体，共同承担上部基础传来的荷载。

显然，不同材料构成的褥垫层及同种材料不同垫层厚度桩土分担的荷载是不同的，而准确了解桩土分担的荷载比在ＣＦＧ桩复合地基工程设计中往往是很重要的。

在建设汕梅高速汕揭八标段工程中，ＣＦＧ桩被大量用运，结合该项目的施工实际，在河海大学的协助下，针对不同材料构成的褥垫层及同一种材料不同垫层厚度情况进行了土压力盒试验，确定了不同情况下桩土分担荷载关系及对桩土承载力进行检验，并得出了一些有益的结论。

１　土压力盒试验概况为了解不同材料构成的褥垫层（相同厚度）及同一种垫层材料不同厚度情况确定桩土分担荷载关系，本次试验针对粗石（７０％）＋砂（３０％），砂，瓜米石（７０％）＋砂（３０％）三种材料组成的２００ｍｍ厚的褥垫层４００ｍｍ厚的粗石（７０％）＋砂（３０％）的褥垫层进行了４组土压力盒试验，如表１所示。

本次试验分别在垫层上下的土层和桩身对应埋设１０个土压力盒，如图１所示。

土压力盒试验采用浙江科学仪器厂生产的ＪＸＲ钢弦式压力盒。

该压力盒通过量测钢弦的频率变化得到施加在压力盒上的压力值，压力盒量程为０．４ＭＰａ。

长短桩复合地基荷载分担比的试验研究_葛忻声

进行了初步研究
［］２１１－
，但对其理论研究还远远不够。
本文通过室内模型试验对长短桩复合地基荷载分担比随几种因素的变化规律进行了初步的探讨分析，总结其变化规律，分析结果能够为长短桩复合地基的进一步优化设计提供依据。
１室内模型试验方案
２结果整理及规律研究
桩土荷载分担比是反映桩土共同工作特性的最直观指标，随竖向荷载变化，桩承担荷载和桩间土承担荷载发生消长变化。本文中长、短桩的荷载分担比分别取桩顶轴力和值与上部施加荷载之比。由于褥垫层的存在，桩间土在加载初期就发挥作用，桩的承载力及其在复合地基中的作用需要荷载达到一定级别后才逐渐发挥出来。２．１桩间距的影响图２是三种桩间距情况下荷载分担比随竖向荷载的变化曲线。在加载初期，垫层协调桩间土发挥桩间土的荷载分担比随荷载增大而增大，此时作用，长桩的作用略有下降，长桩的荷载分担比随荷载增大而减小。继续加载后，桩比土具有更大的沉降趋势，长桩的作用逐渐发挥，长桩的荷载分担比随荷载桩间土的荷载分担比随荷载增大而减增大而增大，小。三组试验中短桩的荷载分担比曲线较平缓。桩间距４时，至加载终止荷载分担ｄ（ｄ为桩径）比变化为：长桩增加了１桩间土减小了３．８７％，短桩减小了１桩间距２至加载１２．２％，．６７％；ｄ时，终止荷载分担比变化为：长桩增加了１桩间土．８％，增加了０短桩减小了１变化均较小。．０９％，．８９％，结合三组结果可见，桩间距由４长ｄ减小到２ｄ，桩和短桩的荷载分担比均增大，桩间土的荷载分担比减小；桩间距减小后，长桩、短桩、桩间土的荷载分

长短桩复合地基试验研究及数值模拟分析

第32卷增刊2 岩土工程学报 Vol.32 Supp.2 2010年8月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Aug. 2010 长短桩复合地基试验研究及数值模拟分析郭院成1，张四化1，李明宇2（1. 郑州大学土木工程学院，河南郑州450001；2. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海290002）摘要：结合郑州某高速公路试验段进行了多组单桩、单桩复合地基及4桩复合地基静载荷试验。

在此基础上，通过有限元软件对刚性桩复合地基承载性能进行了数值模拟，并与现场静载荷试验结果进行对比分析。

结果表明：桩土应力比随着桩数和桩长的增加不断加大；长短桩复合地基中长桩桩土应力比相对较大，桩间土分担荷载降低。

此外，受群桩效应的影响，4桩复合地基沉降变形要大于单桩复合地基，其群桩效应系数为0.578，且随着桩长增加群桩效应系数增大。

关键词：长短桩；复合地基；刚性基础；试验研究；数值模拟中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1000–4548(2010)S2–0232–04作者简介：郭院成（1965–），男，河南辉县人，博士，教授，博士生导师，主要从事地基处理和基坑支护工程等方面的教学与研究工作。

E-mail: guoyc@。

Test research and numerical simulation analysis of long-short piles compositefoundationGUO Yuan-cheng1, ZHANG Si-hua1, LI Ming-yu2(1.Department of Civil Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China; 2. Key Laboratory of Geotechnical andUnderground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China)Abstract: Based on a series of static loading tests on single pile, single-pile and four-pile composite foundation at certain expressway test section in Zhengzhou, the load-bearing capacity of rigid pile composite foundation is numerical simulated and compared in detail. The results show that the pile-soil stress ratio increases with the increasing of the number of piles and pile depth. And in the long-short-pile composite foundation, the pile-soil stress ratio of the long piles is higher, indicating that the load shared by soil between piles decreases accordingly. Moreover, the settlement deformation of four-pile composite foundation is higher than that of single-pile composite foundation because of pile group effect. The comprehensive influence coefficient of pile group is 0.578, and it increases with the increasing of pile depth.Key words: long-short-pile; composite foundation; rigid foundation; experimental study; numerical simulation0 引言近年来，复合地基技术在我国地基处理中得到广泛应用，已经产生了良好的社会效益和经济效益，受到了学术界和工程界的广泛关注。

长短桩复合地基工作机理及其应用

褥垫层的作用机理
褥垫层在复合地基中有着极为重要的作用，可以有效地调整复合地基的桩土荷载分配，充分发挥土体的承载能力特别是发挥浅层土体的承载作用。由于垫层的流动性，桩在荷载作用下产生的应力集中使垫层发生侧向流动而产生向上刺入，结果让桩土间的应力重新分配，从而提高地基的承载性能，调节变形。
五、长短桩复合地基承载性能分析
长短桩复合地基作用机理
长桩的作用机理
在长短桩复合地基中，长桩的主要作用是提高承载力、控制沉降量，它将荷载通过桩身向地基深处传递，减少压缩层变形，同时对柔性短桩起到“护桩”作用，并与短桩一起抑制地基周围土体的隆起。在1区深度范围内，桩体间将具有较明显的“挟持”和“遮挡”效应，桩间土体和桩体共同沉降；而在2区的长桩，由于土体和桩体不能同时沉降，其桩尖对桩端土体将有相当的刺入量。
短柱的作用机理
当基底以下存在较厚的软弱土层时，采用短柱对该区域土层进行加固，可提高基底软弱土层的承载力；若基底以下存在上、下两层较为理想的桩端持力层，将长、短桩分别落在下、上两层桩端持力层，充分发挥上下两层桩端持力层的特性，利用短柱提高复合地基的承载力，通过长桩减少变形，在满足设计要求的同时减少地基处理的工作量，达到经济合理的效果。
四、长短桩复合地基的作用机理: 长短桩复合地基的作用机理
长短桩复合地基因长桩和短桩的间作设置，在复合地基中形成三个不
同作用的工作区域，即以提高承载力为主的长、短桩联合工作区（1区），以减少沉降为目的的长桩工作区（2区），承受桩体荷载的持力土层（3），三者共同作用，以提高浅层地基承载力、减少地基沉降量，形成良好的长短桩复合地基[2]。具体如下图
六、工程应用：工程应用：
温州大学行政信息中心大楼位于茶山高教园, 主楼为13层, 地下1层。根据温州工程勘察院提供的勘察报显示：在- 32m处及- 60m 处分别有一层低压缩性土及中压缩性土。该工程实际设计时长桩置换率占长短桩总置换率的56%。该工程主体结顶后一年实测沉降数据为42. 5 mm。能很好的控制建筑物的沉降,在处理深厚软土地区的地基方面取得了一定的成效,可以作为工程设计参考。

基于等沉降准则的长短桩复合地基承载力研究

理面积。
ｎＰＩ
式中：，ｍ分别为长桩、ｍ、短桩的面积置换率；、分别为长桩、短桩单桩竖向承载力特征值；ＡＡ分别为长桩、短桩的横截面面积为复合地基桩问土的承载力特征值；１为短桩的』９
强度发挥系数，．＝。。／卢Ａ；２为桩间土的强度发挥系数，：＝３３／
２基于等沉降准则的长短桩复合地基承载力计算
根据现场试验实测数据，提出长短桩复合地基承载力的设计计算方法，其具体步骤如下。
（）据当地经验，估长桩、桩直径ｄ长度Ｌ、及桩１根预短、。
间距Ｄ。
沉降控制设计理论的提出促进了桩土复合地基设计理论的发展，桩体可视为减少沉降的措施，或作为减少沉降的构件来使用，只要基础沉降控制在容许沉降范围内即可，这是桩基础沉降控制设计方法的基本思想。按这种方法设计的桩数量往往比单纯以承载力控制为基础的桩基设计桩数要少，技术经
台条件下，载力静载荷试验难以按照规范进行，常以单桩、承而
（）据不同工程土的物理力学性能考虑相应群桩效应系６根
数，修正并确定复合地基的实际承载力。
收稿日期：０９２２２０ —１－０
行了对比分析。结果表明：计算所得的长短桩复合地基承载力在试验实测值（２６４ｋａ之间，证了所提出的设计５０— ２Ｐ）验

CFG桩复合地基桩土荷载分担比的试验研究

ｓｒｓａｉｙｌａｓｉｅｇｈｕｈｏｈｃｎｓｎｅｎｏｃｄｆｌｄｌｓｒｔｄｅｎｔｅｂｓｔｅｓｒｔｂｄ，ｐｌｌｎｔ，ｃｓｉｎｔｉｋｅｓａｄｒｉｆｒｅｉｄｍｏｕｕｅｓｕｉｄｏｈａｉｏｏｅｅａｓ
Ｋｅｏｄ：ｃｍｐｓｅｆｕｄｔｎ；ｐｌ－ｏｌｏｄｓａｅｒｔ；ｍｏｅｘｅｉｎ；ｃｓｉｎｙＷｒｓｏｏｉｏｎａｉｔｏｉｓｉｌａｈｒａｉｅｏｄｌｐｒｅｍｅｔｕｈｏ
桩体复合地基中桩体和桩间土共同承担上部荷载。通常将桩、土承担的荷载与总荷载之比称为桩、荷载分担比（土分别为砩，）是反映复合地基工作状态的重要参数】也是复，．合地基承载力和沉降计算的要指标。影响桩、荷载分担土比的因素很多，文通过模型试验分析＿载、长、垫层本『荷桩褥厚度、固区土体模量等四个比较重要的影响因素对桩土比加的影响。并根据试验数据经线性回归得到桩荷载分担比的经验公式，复合地基设计提供了技术支持。为
Ｓｕｙｏｌ－ｏｌＬｏｄＳａｅＲａｉｆＣＦＰｉｔｄｆＰｉｓｉｅａｈｒｔｏｏｌｅＣｏｏｉｅＦｕｄｔｎｗｉｈＭｏｅｐｒｍｅｔｍｐｓｔｏｎａｉｔｄｌＥｘｅｉｎｏ

CFG桩桩土分担的荷载比研究

桩土应力比
2加
月以】
荷级位
2# 3禅
解 5粉
桩承担荷载比
104
7#
8o
9#
助州2-5)
13 .57
24 .57
3 1 .6 3 39 . 19 4 3 .2 7
彻 - -10) V
1 1 .价 19 .拓
垫层下垫层上
0 . 59
0 .7 5 0 .7 7 0 .8 1
伪 P好
2犯 375 5加 625
弓1
嘴 0
- 全- 一‘ ‘ _ 」
3 2 .7 0
4.1 4.7 5 2 8 8_
4 .2 5 2 7 6} 0.8
48 .8 3 48.53 5 2 .3 2 53 .61 31 . 56 57 .4 1 3 3 . 72
表3 2 # 桩复合地基压力盒试验结果
荷载值
2#
3# 姗
桩土应力比
5莽
7#
21.90 1 7 .8 0 21.40
30 .9 1 30 .93 3 2 .9 5 31.74 1 8 .8 7 29 .60 2 3 . 13 2 7 .2 4
7 37 .6 9 38.14 3 ，.吕如 .9 5 2 3 .0 8 39 .49 2 9 .2 9 3 4 .0 1
d2 1 2 A7 ， ‘
S C IE N C E & T E C H NO L O O 丫 IN F O R M A T IO N
工业技术
CF G 桩桩土分担的荷载比研究
陈小满
(广东省长大公路工程有限公司第三分公司
511431)
摘要: CFG 桩用于加固地基， CFG 桩复合地基由桩间桩、土及褥垫层三部分构成，加固其机理为褥垫层受上部基础荷载作用产生变形后以一定的比例将荷载分摊给桩及桩间土，使二者共同受力，本文试试验数据来分析桩土分担的荷载比随褥垫层厚度增大有无变化着

多桩型复合地基桩与桩间土承载力发挥系数实测分析

al + pl 第瑢层：细砂（ Q4-1 ），瑏褐黄色，饱和，密实，成分石英，云母，颗粒级配一般，该层下部局主要为长石，
质氧化物。勘探深度内未揭穿该层。 2. 2 复合土层及下卧土层参数地基土层分层情况及设计参数如表 1 。
表1
层号 ⑥ 类别粉土层底深度 /m － 9. 3 － 10. 9 － 11. 9 － 13. 8 － 16. 1 － 19. 4 － 24. 0 － 29. 6 － 39. 5 － 48. 40 － 53. 5 － 60. 5 － 67. 7
增刊 1
周同和，等：多桩型复合地基桩与桩间土承载力发挥系数实测分析
233
17. 20m，平均层底深度 13. 80m，厚度 0. 80 ～ 5. 60m，平均厚度：粉砂（ Q4-1 ），褐黄色，饱和，密实，成分主要为长石，石英，云母，颗粒级配一般，该层局部为粉土薄层；该层在场地内分布均匀。层底埋深 14. 00 ～ 18. 50m，平均层底深度 16. 10m，厚度 1. 00 ～ 6. 40m，平均厚度 3. 20m。），第⑩层：粉砂（ Q 褐黄色，饱和，密实，成分，，，，主要为长石石英云母颗粒级配一般该层局部见粉土薄层；该层在场地内分布均匀。层底埋深 17. 60 ～ 21. 80m，平均层底深度 19. 40m，厚度 1. 50 ～ 5. 80m，平均厚度 3. 30m。
考虑到工程经济性及 CFG 桩施工可能造成对周边建筑物的影响，采用多桩型长短桩复合地基。长桩选择第 12 层细砂为持力层，采用直径 400mm 的 CFG 桩，桩身混凝土强度等级 C25 ，桩长 16. 5m，设计单桩竖向抗压承载力特征值为 R a = 690kN；短桩选择第 10 层细砂为持力层，采用直径 500mm 泥

关于长短桩复合地基的研究

关于长短桩复合地基的研究如今，伴随着工程技术的突飞猛进，地基处理技术也得到了不断完善，渐渐地，复合地基的技术理论也越来越成熟，随之衍生出了新的长短桩复合地基技术。

长短桩复合地基可以用刚柔性桩组合的手段做处理，这样不仅能够调节桩土变形使其最大限度的提高承载力；而且能够完善设计方案和节省经济投入。

近几年，由于缺少对新型长短桩复合地基的理论依据，致使实践中问题百出，这也表现出人们对新型长短桩复合地基的基本受力方式了解不足。

采用刚性长桩与半刚性、刚性或柔性短桩地基总体处理的方式，并在其中设置柔性垫层，使长桩、短桩、土和承台一同承受荷载的技术，我们称之为新型长短桩复合地基技术。

短桩的布置是为了固结土体，为了增加地基的承载能力；长桩不仅可以使地基的承载能力显著提高，而且可以起到限制地基整体沉降的作用。

这种新型技术是结合了我国的国情、施工经验和土地现状衍生出来的。

标签：长短桩；复合地基；垫层1.复合地基的定义和种类如今，复合地基技术早已在国内外工程中普遍出现，至今国内外仍旧没有一个统一的概念解释什么是复合地基。

最早的复合地基是碎石桩复合地基，其原理是在天然地基里面布置碎石桩。

伴随着深层搅拌法与高压喷射注装法在工程施工中被广泛使用，各学者才渐渐开始关注水泥土桩复合地基。

碎石桩与水泥土桩有着根本上的区别，碎石桩的桩体材料是碎石，故称之为散体材料桩；水泥土桩的桩体材料是水泥土，故称之为粘结材料桩。

它们的受力性能完全不同。

伴随着水泥土桩复合地基的普及，碎石桩复合地基逐步被其替代，复合地基的定义也逐渐发生改变。

后来，各学者的研究往更高强度的复合地基上发展。

工程中的粘结材料桩有柔性桩和刚性桩两种。

2.长短桩复合地基的定义和应用在荷载的影响下，地基的附加应力和深度成反比，于是为了提高复合地基桩体的承载性能，在桩体中建议选择长短不一的桩体来应对附加应力自上而下降低的特点。

于是人们把地基中这些长短不一构成的桩体统称长短桩复合地基。

长短桩组合桩基础的分析

长短桩组合桩基础的分析摘要：随着社会经济日新月异的飞速发展，针对高层建筑行业各界人士产生了更高层次的的需求。

高层建筑物工程中，桩筏基础的应用概率逐年升高。

桩筏基础有强大的的沉降控制作用和提供可靠的承载力的功能，且对各种施工环境游刃有余。

然而在桩筏基础的设计与应用中会出现长短不一的问题，本文针对这一问题进行了分析研究。

关键字：长短桩组合桩基础；基础类型；长短桩复合基地；前言：目前，我国工程界已经对长短桩组合桩基础的设计思路提起了高度的关注，并逐步投入大量资源进行研究。

复合地基、桩基础、和桩筏基础的优化分析逐渐加深了深度和宽度。

由于包含有长短桩的桩基础或复合地基在控制基础沉降和节省投资方面体现出极大地优势，成为研究热点。

1长短桩组合桩基础的分类由于工程地质条件的复杂性和土层分布的不均匀性，在工程建设过程中经常遇到采用长短桩组合桩基础的情况，综合来说主要分为以下四种类型。

（1）由于桩端持力层的起伏导致的桩长短的不一；（2）由于变刚度调平的需要而布置的长短不一的桩；（3）由于选用两层持力层而导致的桩的长短不一（4）其他由于施工等原因而导致的桩的长短不一。

其中（1）、（4）属于被动使用长短桩，（2）、（3）属于主动使用长短桩。

由于以上事例的普遍性，长短桩经常主动或者被动的出现在工程中，我们重点讨论的是由于地基土中存在两层或多层土层可作为桩端持力层而采用长短桩组合桩基础的情况。

2长短桩组合桩基础适用条件针对地基土中存在多层图层为桩端持力的情况，首先考虑考虑选择支承于较浅层持力层的较短桩基础，当上部结构载荷较小时，选取可以满足承载力和变形要求的浅层持力层端庄基础。

但当上部结构荷载较大时采用短桩基础往往会出现承载力满足要求而沉降量过大的情况，尤其当浅层持力层有软下卧层时，这种现象更为显著。

此时通常的做法是加大桩长，采用完全坐落于深层持力层上的全长桩基础方案，全长桩基础既可以提供足够的承载力，又能控制基础的变形在许可的范围内。

长板短桩复合地基桩土应力比试验研究

ｔｎｏＡ５ｈｇｗｙｉＳａｇａ．ｎｔａｉｏｔｓｄｔ，ｅｓｅｓａｏｆｅｐｅｔｓｉａｄｔｅｅｒｉｆ１ｉａｈｎｉＯｅｂｓｈｔｔａｔｔｓｒｉｏｔｉｌｎａｏｈｎｈｈｓｆｅｅａｈｒｔｈｌｏｏｈｂ —
叶观宝等：板短桩复合地基桩土应力比试验研究长
８３
・
冻土与地基基础・
长板短桩复合地基桩土应力比试验研究
叶观宝，陈健，邢皓枫，黄茂松－．
２０９；２同济大学地下建筑与工程系，上海００２．２０９）００２（．济大学岩土及地下工程教育部重点实验室．上海１同
０引言
量；另一方面，将塑料排水排板打穿上部复合层，入插
随着我国高速公路的迅猛发展，在公路修建过程中，遇到的软弱地基越来越多，统的地基处理方法传有过多的局限性，例如水泥土搅拌桩能够有效提高软
深部软土层，固结层提供排水通道，给缩短排水路径，
ＣＯＭＤＥＤ Ⅵ唧
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长短桩复合地基的设计方法探微

长短桩复合地基的设计方法探微引言2000 年以来，多桩型复合地基开始常见于国内工程应用中，解决了某些情况下单一桩型复合地基所不能解决的问题，取得了良好的社会效益、经济效益和环境效益。

在复合地基设计中，总是希望桩体和桩间土都能最大限度的发挥其各自的承载力。

在地基破坏时，桩和桩间土同时达到各自的极限承载力。

影响桩和桩间土承载力发挥系数的因素很多，如荷载水平、褥垫层厚度、桩土相对刚度、加固区下卧土层的刚度、桩长、置换率等等。

正是由于影响因素过多，想要准确的计算承载力发挥系数是困难的。

1.桩和桩间土应力发挥系数的影响因素分析复合地基的根本特点就是桩土共同承担荷载，土的应力发挥离不开桩的位移和变形。

桩的位移和变形主要是由桩顶刺入量、桩体的刚度和桩端刺入量决定。

所以在研究桩和桩间土承载力发挥系数的时候，必须三者结合考虑，单独的考虑其中一个因素并不能很好的揭示和概括应力发挥系数的规律。

首先对桩顶刺入量进行单独分析，桩顶刺入量主要是由垫层厚度决定。

在不考虑桩体压缩和桩端刺入的情况下，在基底压力作用下，就会产生桩顶的向上刺入，随着桩顶的刺入，基地压力就会向桩间土转移。

大量试验表明，垫层厚度越大，桩顶刺入量越大，桩间土应力越大，发挥越充分。

然后对桩体刚度进行分析，当桩端土层较硬，桩端无法刺入，同时假设桩顶垫层厚度为0，即无法向上刺入。

对于刚性桩和柔性桩，在荷载作用下，桩土应力发挥是不同的，对于刚性桩，由于其变形很小，桩顶和桩端均无法刺入，此时类似于桩基础，则土的发挥将很有限，绝大多数的应力有桩承受。

对于柔性桩，由于桩身在外力作用下可以变形，则随着桩身的压缩，土的应力会逐步发生。

对于桩端刺入量，主要取决于桩底土层的刚度，桩底刚度越大，桩向下刺入越困难，土的应力也难发挥，桩底刺入越大，土的承受的应力越大。

而桩顶刺入量、桩身变形和桩端刺入量并不是不是同时发挥的，在基底压力较小时，桩身压缩量很小，桩顶应力也无法传入桩底，此时桩体发生向上刺入，随着外荷载的增加，当桩顶刺入到一定程度，越来越困难的时候，此时主要是依靠桩身变形来协调桩土应力，当荷载继续增加时，桩顶荷载传入桩底，从而发生向下刺入。

基于FLAC3D的长短桩复合地基承载特性研究

基于FLAC3D的长短桩复合地基承载特性研究基于FLAC3D的长短桩复合地基承载特性研究摘要：针对城市化进程中复杂地质环境和极端天气条件对基础工程的影响，采用FLAC3D有限差分软件对长短桩复合地基承载特性进行了数值模拟研究。

通过对单桩承载力、桩-土互作用、长短桩组合承载特性等方面进行了分析，得到了以下结论：长短桩组合比单根长桩具有更好的承载特性，短桩数量合理的选择能够显著提高复合地基的整体受力性能；单桩承载力与桩径、黏聚力、内摩擦角等参数密切相关，桩底土的剪切面应考虑非对称的应力状态；在强震等极端外部荷载作用下，地基承载能力呈现明显的非线性行为，长短桩比例的选择需要充分考虑土体的位移和变形情况。

该研究成果可为城市基础工程的设计和优化提供参考依据。

关键词：FLAC3D；长短桩复合地基；承载特性；数值模拟；桩-土互作。

1 引言城市基础工程是保障城市发展和生活安全的重要基础设施，然而城市化进程中，复杂的地质环境和极端天气条件给基础工程的设计和施工带来了严重挑战。

因此，如何优化基础工程设计，提高基础承载能力显得尤为重要。

长短桩复合地基是一种近年来发展起来的新型土石结构体系，它主要是通过在地基中构建不同长度的长短桩来提高复合地基的整体承载性能。

随着数值模拟技术的不断发展，对长短桩复合地基的承载特性进行数值模拟研究已成为一种重要手段。

在已有研究成果的基础上，本文采用FLAC3D有限差分软件，对长短桩复合地基的承载特性进行数值模拟研究，以期为城市基础工程的设计和优化提供参考依据。

2 模型建立本文采用FLAC3D有限差分软件对长短桩复合地基进行数值模拟，模型结构如图1所示。

模型中，地基土为均匀单相材料，弹性模量E=10MPa，泊松比ν=0.25；长桩和短桩都为圆形截面，长桩直径为100cm，短桩直径为50cm；长桩和短桩下端均嵌入半径为2m的不透水层石质基础体内，上端与地面相平；强震荷载为一水平向地面作用的正弦波载荷，幅值为10kPa，频率为1Hz，作用时间为10s。

长短桩复合地基数值模拟与试验研究

长短桩复合地基数值模拟与试验研究摘要：通过ABAQUS数值模拟分析与室内模型试验进行对比研究，分析竖向荷载作用下长短桩复合地基的工作机理及荷载传递机制。

模型试验通过改变长、短桩刚度，分析其对复合地基的沉降、桩顶刺入变形、荷载分担比、桩身轴力变化的影响。

结果表明：长桩承担了上部大部分荷载，长桩刚度是影响地基承载力和地基沉降量的主要因素，且边长桩荷载分担比大于中长桩荷载分担比。

因此可以通过刚性长桩来提高复合地基承载力，柔性短桩控制地基沉降量，充分发挥桩间土的作用，从而有效提高地基处理效果，提高经济效益。

关键词：ABAQUS；复合地基；桩土相对刚度；桩土应力比1引言随着复合地基理论认识的不断提高和实践经验的不断积累，地基处理技术得到了极大的发展。

长短桩复合地基的设计理论落后于工程实践，对其设计计算方法以及作用机理的研究和认识还不够全面和深入。

虽然岩土界学者和工程师对长短桩复合地基进行一系列的理论、有限元分析、试验等研究[1-4]，取得一些可观的成果，并应用于实际工程中，但至今没有形成一套完整的理论体系，有许多问题有待进一步的研究与探讨。

本文利用ABAQUS有限元数值模拟和模型试验研究对比，对四组不同工况的长短桩复合地基进行研究与分析，特别是荷载分担比的探讨。

2有限元计算模型及计算方案2.1计算模型本次计算模型尺寸长*宽*高=1500mm*700mm*1000mm，桩底土厚350mm，垫层厚150mm，长桩长500mm，短桩桩长为250mm，直径均为60mm，桩间距为200mm，共7根桩呈等边三角形布置(见图1)，垫层中距桩顶30mm处铺设一层土工格栅。

约束土体底部及四周边界的位移自由度，碎石垫层上部为自由边界。

网格划分及桩的布置如图2。

图1布桩平面示意图计算模型中的材料参数见表1，其中土工格栅抗拉刚度为E=15kN/m，泊松比μ=0.2，厚度0.002m。

表1 模型计算参数2.2计算方案桩平面布置图如图所示，不同工况见表2。

长短桩复合地基作用机理探究

长短桩复合地基作用机理探究摘要：随着复合地基在基础建设中的应用越来越多，伴随着更多形式的复合地基的出现。

长短桩复合地基是一种新型式的复合地基形式，通过对其作用机理的探索，对未来工程的设计与施工提出建议。

1 研究背景桩基础作为一种广泛应用到工程实际中的地基处理形式，在桩基础作用机理、设计理论、施工工艺和现场检测等方面都日益规范成熟。

但桩体复合地基与桩基础虽然都采用桩体作为增强体来对地基进行处理，但两者却具有这完全不同的概念[1-3]。

桩基础的承载力主要由桩侧摩阻力和端阻力拉来提供，桩间土的承载力完全忽略，是一种完全刚性的地基处理方式；桩体复合地基承载力综合考虑了桩和桩间土的共同作用。

随着复合地基的在工程中的应用，其作用机理也在不断发展。

随着经验的积累，提出由两种或者两种以上类型（或者同种类型而长度上不同的）桩体与土组成的多元复合地基[4-5]。

这是一种新型的复合地基，具有多型式性与多功能性。

目前来看，较多应用的是长短桩复合地基。

长短桩复合地基处理技术（也可称为多桩型复合地基，混合桩型复合地基等）是一种较新的复合地基处理方式。

长短桩复合地基主要利用刚性或者半刚性长桩与短桩相结合，采用双方互补的方式对地基进行处理。

同复合地基相同的是，仍在桩顶铺设一定厚度的垫层，是桩体与土体共同。

将不同类型的桩体组合在一起，可以充分发挥各种桩型的优势，能取得更好的工程效果与经济效果[6-7]。

在长短桩复合地基中，通过长桩不仅能提高地基承载力，还可以将荷载通过桩身向地基深处传递，减小压缩层变形。

而长桩的材料同时也就要求具有较高的刚度来满足工程要求，故此多采用CFG桩，预应力管桩等桩型。

短桩在对该场地的浅层地基土进行加固处理时，可提高基地软弱土层的承载能力，消除不均匀沉降。

短桩可以采用柔性桩体，如水泥搅拌桩、碎石桩等。

在采用碎石桩处理时，由于碎石桩本身特性，对于场地的排水固结能起到良好效果。

2 长短桩复合地基的类型随着对长短桩复合地基认识的增进与工程实践的积累，长短桩复合地基中各种桩体的分工作用也愈加细化。

关于长短桩复合地基设计的研究

关于长短桩复合地基设计的研究摘要：本文介绍了长短桩复合地基的适用范围，阐述了长短桩复合地基承载力和变形计算方法，并指出计算方法的局限性。

关键字：长短桩复合地基；复合地基承载力；沉降变形计算0 前言随着复合地基在土木工程中广泛应用，对复合地基理论认识的逐渐提高。

近年来，提出了由两种或几种不同类型(或同种类型而长度差别较大)的桩与土组成的多元组合型复合地基。

这种新型复合地基形式从目前研究与应用情况来看，基本形式大多为两种或几种不同类型长短桩复合地基。

长短桩复合地基处理技术(又称为多桩型复合地基、多元复合地基)是一种较新的复合地基处理形式，它一般是利用刚性或半刚性长桩和柔性短桩相结合对地基进行的综合处理（即长桩主要控制沉降变形，短桩主要提供承载力）[1]，并铺设柔性垫层，使桩体、土、承台共同作用。

这种新型的复合地基已经开始在工程中应用,比其它复合地基表现出其独特的优越性和经济性。

1. 长短桩复合地基的适用条件长短桩复合地基的适用条件大致分为两种情况：(1)当建筑的基底以下存在厚度不大的(局部)软弱土层时，完全采用间距较大长桩不能完全满足承载力要求，这时可以在间距较大长桩中间增加短桩对基底软弱土层进行补强加固，不但可以提高厚度不大软弱土层的承载力，而且能够消除局部软弱土层引起的不均匀沉降。

通过分析勘察报告、基坑开挖验槽、轻便触探等手段来确定短桩的加固深度、加固范围。

在这种情况下短桩可采用夯实水泥土桩、旋喷桩等形式与长桩间作形成多桩型复合地基[2]。

(2)当基底以下存在上下两层较为理想的桩端持力层时,单纯采用短桩方案,将桩端放在上层持力层,复合地基承载力能够满足设计的需要,但是加固区较浅,沉降变形量较大；单纯采用长桩方案,将桩端放在下层持力层,复合地基承载力、变形计算均能够满足设计要求,但地基处理工作量比较大,费用较高。

因此可采用长短桩复合地基,长、短桩分别落在下、上两层理想的桩端持力层上,充分发挥上下两层桩端持力层的特性,这样既可以提高复合地基的承载力,又能够减少沉降变形,在满足设计要求的同时减少地基处理的工作量，并且降低地基处理的费用[2]。

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最大值，分别比ＡＡＡ１２、３小３％和５％；着荷３６随载的进一步增大，曲线趋于稳定，再有较大变各不化。由Ａ、２、３的桩土刚度比依次增大，于Ａ１ＡＡ对类试验，们可以得出这样的结论，我在荷载水平较低
研究落后于实践，其基本受力性状的认识还不够对
深入和全面。
栅，纵横向拉伸强度 ≥１ｋ／５Ｎｍ。
１４试验设计．
本试验按桩型的不同，为两个系列共６组试分验。具体桩型见表２。
表２试验桩型
１１试验用土的选取．
桩平面布置采用正三角形，七根桩分三排布置，
桩间距２０ｍ。首先将桩体及测量仪器预先埋设０ｍ在土体中，每个桩体上贴４片应变片，间隔１０６ｍｍ。桩顶铺设土工格栅一层。采用应变式土压力盒测定
泥搅拌桩。在桩体表面利用防水胶体粘结一层粗
砂，大桩土摩擦力。增
１３土工格栅材料．
组合的方式对地基进行处理，既可以协调桩土变形，
土工格栅采用ＴＳ１ＧＧ５—１５塑料双向土工格
合理发挥其承载力，又可以优化设计方案、约投节资、短工期等。目前对这种新型复合地基的理论缩
层人工填实，并确保各组试验有相近的密实度。
表１填土的物理力学指标
表３试验类型
１２采用木桩和聚氨酯橡胶桩，径为６ｍ，桩ｃ其中长桩桩长Ｌ为５ｃ短桩桩长Ｌ为２ｃ变刚０ｍ，５ｍ；
第７期
赵
维等：短桩复合地基桩土荷载分担比研究长
・３・ｌ
定，隔１ｒｎ加１级荷载。并按照《范》每５ｉａ规的规定
进行。
的增加不断增大，基本呈线性关系。这说明，整个在
加载过程中，、受荷都迅速增加，桩体承受荷桩土但载始终大于土体，呈现稳定状态。Ｂ试验桩土应且
２试验结果分析
２１桩土应力比分析．
力数值较Ａ试验略有增大，明在复合地基中，说刚
性桩承受较大部分荷载，提高复合地基的承载力。从桩土刚度比角度分析，１曲线上我们可以图看出，０Ｐ之前曲线随荷载的增大上升较快，曲６ｋａ各
关键词：长短桩复合地基；栽分担比；土应力比；载传递荷桩荷
中图分类号．Ｕ７Ｔ４３
文献标识码：Ｂ
文章编号：６３０２２１）７－０２－３１７ —６５（０１００１０
近年来，随着国内外地基处理技术和复合地基理论研究的不断深人，发展了长短桩复合地基这一新型地基处理技术。长短桩复合地基通过刚柔性桩
桩顶及桩间土压力。采用沉降标及大量程百分表测读土层及桩顶沉降量。利用液压式千斤顶加压力式传感器系统作为控制加压系统。具体试验类型见表
３。
试验桩周土采用粘土，质松软，水量大，土含工程性质较差，基本物理力学指标见表１。试验时分３
１５．
试验方法
度桩体为短木桩与短聚氨酯橡胶桩用防水胶粘结而成。实测木桩的静弹性模量Ｅ为９３１Ｐ，．６× ０Ｍａ模拟ＣＧ桩；胶桩的静弹性模量为６ａ模拟水Ｆ橡５ＭＰ，
参考ＪＪ９２０Ｇ７－０２建筑地基处理技术规范中的复合地基荷载试验要点进行试验，验采用油压千试斤顶反向进行加载，速维持荷载法，虑相对稳快考
桩土应力比和桩土荷载分担比值的大小定性反映复合地基的工作状况。影响两者的因素很多，如荷载水平、间土性质、桩复合地基置换率等都能影响
两者的大小。本试验通过调整桩体材料和桩间土强度以改变桩土刚度比，对长短桩复合地基在竖向荷载作用下的力学性状进行分析研究。１试验内容及方法
摘
要：对长短桩复合地基在竖向荷载作用下的力学性状进行了研究，揭示了长短桩复合地基在不同桩土刚
度比条件下桩土相互作用、荷载分担比、土应力比及荷载传递方面的变化规律。试验结果表明，桩此类复合地基能使刚性桩、柔性桩以及土体协调变形，合理发挥它们各自的承载能力，为今后的设计和推广应用提供了依据。
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１２・
北方交通
２１０１
长短桩复合地基桩土荷载分担比研究
赵维，国杰冯
１６２；．连理工大学岩土工程研究所，连１０４２大大１６２）１０４（．大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，连１大
线之间的差距也不断增大，０Ｐ６ｋａ时差距基本到达
试验中，中间桩桩顶和桩侧土、问土分别设在桩
置土压力盒，可测得桩顶和桩侧土、间土的压力桩
值。
桩土应力比是反映竖向增强体复合地基桩体与桩间土协同工作的重要指标，示了复合地基中桩揭和土的应力、载分布情况。事实上，荷桩顶与桩问土