CFG桩复合地基实用设计方法及程序编制

图%
纵横板带相交处重复计算承载力部分
图$
两方向条基相交处置换率的计算
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!"# 桩复合地基设计计算程序
对不同桩距级别求基础底板宽度 " 。 $） ! % ! ./0— ! ! .12 式中 （(&） ! ./0 % $ & （(4） ! .12 % 3 & （.） 。 & —桩的直径 则有： #$ (!・ "・)* ・+$ ’( !・"(・"% " % （- ( 5/4） （- , -0） ( .%・ !・ - ・ .(・ "・+$ ,# （(3） 式中："( — 基础宽度重叠放大系数 （ "( 1 (） ； 大小由设计者自定 （ "% "(） 。 "% — 设计放大系数， 若算得 " 2 " ./0 （ " ./0 为构造要求的板带最小 宽度， 一般 " ./0 % 5 / 6 .） 则有： #$ (!・ "・)* ・+$ !./0 % ［ （- ( 5/4） （- , -0） ］ ’ ( "./0・ ( .%・ !・ -・.(・ "・+$ ,# （(6） 再由试算得的 ! ./0 起步重新计算基础底板宽 度"。 板带根部高度 3 确定。 &） （ " ( 5） ・5 / 4・ ’ 6 " 抗冲切条件 34( % （(7） 5 / 3・ +7 , ’ 6 " （ " ( 5） ・5 / 4・ ’ 6 " 抗剪条件 34% % （(8） 5 / 56・ +8 式中：5 —基础梁宽度 （ .） ；+7 ， +8 —分别为混 凝土的抗拉和抗压强度设计值。 再有 30 4 34%）（取最大值） （%5） % .12（ 34( ， （%(） 30 % 30 4 , $4 （ 30 6 45）, (］ （取整） （%%） 3 %［ /0+ 45 当 9 2 9 ./0 （ 9 ./0 最小板带厚度， 一般 9 ./0 % 时取 9 9 %45 ..。 %45 ..） ） 求底板配筋 。 4 ):（..%） ’ " 5 % （ ( ） （%$） 计算弯矩 ・ ; % %・ " % ; 计算配筋面积 )0 : % （%&） 5 / 8・ +< ・ 34 式中：34 — 基础底板计算高度， 34 % 3 : $4。 （ )0 :):= ， （取最大值） （%4） ): % .12 $./0 34):= ） 式中：):= — 底板配 筋 放 大 系 数， 一 般 ):= 9 —受弯构件最小配筋率。 ( ’ (； $./0 求各材料量。 3） 板带混凝土量 >( ： （.$ ; .） （%3） >( % " ・ 3 桩混凝土量 >% ： （.$ ; .） & % （ ） ・$ / (&・ ? % （%6） >% % ! 板带用钢筋量 >$ ： （.$ ; .）
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万方数据
第/卷
第"期Baidu Nhomakorabea
岩土工程界
基
础
工
程
础宽度 !（!） 。
［#］ （ * + *, ） ］ （$） 则有 ! " #［ $ %&’ ( ) " ・ ［#］ 而式中 %&’ " %&’ ， （ * ( & . $） （’） - +! * ・ )%・ 根据 " ( % 节所述， 又有： 0（% ( / ） ・ %- （)） %&’ ， + ・ ・ - " /・ 1’ " # 1’ 1’ （*） / " " 12 3・ ! 式 中： !* — 基 础 理 深 的 地 基 承 载 力 修 正 系
［收稿日期］ ［责任编辑］ 王延忠。 !""" # $$ # "$；
（ +,-） ； !— 桩间土加固后承载力标准值与天然地基 但对结构 承载力标准值之比， 一般 ! % $ - " . $ - !， ［!］ 性较强的土! / $ ； — 桩间土强度发挥系数， " "% ［!］ 对变形要求高的建筑物应取低值 ； " - /( . $ - "， （ +0） 。 ’$ —单桩承载力标准值
基
础
工
程
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%55( 年 % 月
在 !"# 桩复合地基设计时， 对十字交叉条形基 础， 对两方向板带相交处板 带 重 叠 面 积 范 围 内 的 桩， 只允许利用一次。也就是说只允许一个方向的 板带利用这些桩。这就需要在另一个方向上加密 布桩， 尽量减小桩距， 以满足置换率 （承载力） 要求 。 （图 $）
$ 前言
水泥粉煤灰碎石桩是由碎石、 石屑、 砂、 粉煤灰 掺适量水泥加水拌合， 用各种成桩机制成的可变强 度桩， 简称 %&’ 桩。桩体强度等级为 %( ) %!(。素 混凝土桩是指以素混凝土为原料， 用各种成桩机制 对于单桩承载力标准值 ’$ ， 当用单桩静载试验 成的桩。水泥粉煤灰碎石桩复合地基和素混凝土 可按下式计算： 求得单桩极限承载力标准值 ’0$ 后， 属 桩复合地基 （以下简称二者为 %&’ 桩复合地基） （1） ’$ % ’0$ + 1"# 高粘结强度桩复合地基， 由于其构造和原理上的特 ［!］ 式中：1"# — 调整系数， 取 1"# $ * (" ) $ * /( 殊性， 它与其他地基基础有着不同的设计方法。 当无单桩静载试验资料时，’$ 可按下式计算： 桩间土及其上部的褥垫 %&’ 复合地基由桩体、 $ （ 2# ・! 3"4 ・ 54 ) 3# ・ (6 ）（ 4 % $ . 7 ） ・ 层 （用级配砂石制作） 构成。受力时， 上部结构通过 ’$ % 1"# 基础将荷载传给褥垫层。褥垫层通过适当的变形， （2） 将荷载以一定的比例分配给桩和桩间土， 使二者共 式中：2# 桩的周长 （.） ； 3"4 — 桩侧第 4 层土的极限 同工作， 复合受力。 ［!］ 侧阻力标准值 （ +,-） ； 3# — 桩的极限端阻力标准 由于 %&’ 桩复合地基在充分发挥桩承载力的 ［!］ 值 （ +,-） ； （.） 。 54 — 第 4 层土的厚度 同时， 也使桩间土承载力得以发挥， 故其经济性十 当桩身材料强度很低时， 还要考虑桩顶的局部 ［$］ 分显著 。近年来， %&’ 桩复合地基应用十分广泛， ［!］ 受压力验算 。 关于其基本原理， 试验研究的报道也很多。但对实 桩复合地基变形计算 ! * ! %&’ 用设计计算方法及计算机程序编制方面鲜有论述。 仍旧可按 《建筑地基 %&’ 桩复合地基变形计算， 本文将作者在设计实践中的研究成果予以阐述。 但应注意 基础设计规》 ’34/ # 56 的有关规定进行， 以下两点。 ! %&’ 桩复合地基的设计计算原理 复合地层的分层方法与天然土层的相同， 但 $） 在研究实用设计计算方法之前， 有必要先弄清 复合的压缩模量等于该层天然地基压缩模量的!倍 %&’ 桩复合地基的设计计算原理。根据目前的研究 ［!］ （ 。 $ + !$ ） 成果 ， 包括承载力计 %&’ 桩复合地基的设计计算， # % !"# ， 地基计算深度除满足 《建筑地基基础设计规 !） 算和沉降计算两大部分。 范》 的有关规定外， 还必须在于复合土层的厚度。 ! * $ %&’ 桩复合地基承载力的确定 由此可见， 只要地基承载力标准值确定后， 可通过现场复 %&’ %&’ 桩复合地基承载力标准值， 桩复合地基的沉降计算便转化为一般基础沉降计 合地基载荷试验确定， 也可按以下公式计算确定： 算问题。 ’$ （$ * & ） ・ !$ （$） !"# ， ) ・ ・ $ % &・ (# ! " 式中：!"# ， — — %&’ 桩复合地基承载力标准值 $ — （ +,-） ；& —面积置换率。 （!） & % (# + (, （.!） ； (# — 桩的截面面积 (, — 与 (# 与对应的基础 ! 底面面积 （. ） ； !$ — 桩间土天然地基承载力标准值
1
%&’ 桩复合地基的承载力实用计算方法
1*$
问题的提出 在实际的工程设计中， 如果直接运用 （$） （!） 、 式 进行设计， 就会遇一些问题。下面举例说明： 假设一墙下条形基础， 采用 %&’ 桩复合地基。 桩的截面面积 (# 及天然 已知桩的承载为标准 ’$ ， 地基承载力标准值 !$ ， 其他条件如 （图 $） 所示， 求基
图%
4#5 复合桩地基上墙下板带基础
数
［#］
； （!） ； 3 — 桩距 ) % — 基底以上土的加权平均重 1 " 6
（%"） % ［ ） ） ］ ） （ （ （ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ % ) * & . $ ) * *, 0 1 % + ( ( + + ( "・ " * % " ’ # ! # 3" " 式中：1 — 基础底面面积 （! ） ； 6 —上部结构 ! 基底面积 1 。 根据 （"） 式复核置换率 / ， 看 / 是否在合理 传来的基底轴心压力 （ +,） 。 ［注意： （%"） 式为轴心 #） 。 范围内 （据笔者经验， 受压情况下的计算公式， 偏心荷载作用时， 尚需根 / 7 & ( &$ . & ( % 较为合理） ［#］ ） 基础设计 。 据 《建筑地基基础设计规范》 / 123) 4 *0 作进一步验 算］ 。 # ( # ( " 设计中的几个问题 板带基础交叉重叠处的地基承载力重复计 %） 从 （%%） （%"） 、 两式可以看出， 在给定条件下， 式 算 中只有一个桩距 3 是待定量。根据有关资料给出 ［"］ 在墙下板带基础设计时， 对于纵横墙相交处板 的构造要求 ， 桩距 3 一般取 # . ’ 倍桩径。也就 带重叠部分面积， 纵横墙都当作自己的面积计算了 是说， 桩距 3 的取值范围是一定的。这样便可以预 一次， 也就是说重复计算 了这部分面积的承载力 先取一个合理的桩距 3 ， 由式 （%%） 或 （%"） 进一步算 。设计时， 应考虑这种情况， 对所计算出的基 （图 "） 出条形基础宽度 ! 或独立基础底面面积 1 。大大 础宽度予以放大。在实践中， 可将 !% 作为放大系 地简化了设计工作， 也使设计结果更准确、 可靠。 数， !% 可按下式计算： # ( # 实用设计步骤及设计中的问题 1* + 17 # ( # ( % 实用设计步骤 （%#） !% " 1* 561 桩复合地基可采取以下步骤进行设计： 确 定 各 种 参 数： 包 括 1’ ， 式中：1* —整个建筑单元的基础底板总面积 %） 0- ， %- ， )%， "， $， #， " （ 6） 等。 )"， *， *, ， 3， #， （! ） ；17 —范围内重叠的板带面积 （!"） 。 将上述参数代入 （%%） 或 （%"） 式， 计算基础宽 条形基础板带交叉重叠处的桩重复利用 "） "） 万方数据 "%
度 （ +, - !#） ； （ +, ) " —基础与基础上土的平均重度 # 。 !） 从 （$） （*） 在确定 ! 的过程中， 有诸 . / 式可见， 多变量存在， 如： 桩距 3 ， 置换率 / ， 承载力 %&’ ， - 等。 同时又须计算多个互为自变量的函数式。 因此， 要 得到基础宽度 ! ， 必须通过多步试算。这不仅给设 计工作 带 来 很 大 不 便， 也很难得到精确的设计结 果。这就要求我们寻找一种比较简洁的途径来计 算。 # ( " 公式推导 这里， 我们先以上例中的条形基础为例， 来推 导简化计算公式。 首先将 （*） 式代入 （)） 式得： 0- ( "・ #・ 1’ ・ %- + ・ ・ % （0） %&’， " # - " 3・ ! 再将 （0） 式代入 （’） 式得： 0- ("・ #・1’ ・%- + ・ ・% + ・) ・ ） %&’ " " # - ! * % （* ( &.$ 3・! （%&） 式代入 （$） 式整理得： 再将 （%&） 0- ("・ #・ 1’ ・ %#( 3 ! " （ （ * + *,） ・ ・ ・ % ) * &. $） + ( ( )"・ "・ * % # ! （%%） 同样， 对于独立基础、 筏形基础及箱形基础， 可得出 下式：
基
础
工
程
!"#$"%&’(%)* "’!(’""+(’! ,#+*-
!""$ 年 ! 月
%&’ 桩复合地基实用设计方法及程序编制
唐维国， 李东阳
（朝阳市建筑设计院， 朝阳 $!!"""） ［摘 要］ 阐述了 %&’ 桩复合地基的设计计算原理， 包括 %&’ 桩复合地基承载力的确定及沉降的计算。 包括实用计算公式及推导， 实用设计步骤。介绍了 %&’ 桩复 给出了 %&’ 桩复合地基的实用设计计算方法， 合地基设计的计算机程序的编制原理及程序框图。 ［关键词］ %&’ 桩复合地基 实用设计方法 程序编制