长短桩复合地基设计计算分析

2. 1 方法一
把复合地基沉降量分 为两 部分 , 复合 地基 加固 区压 缩量 S1 和下卧层压缩量 S 2。于是, 在荷载作用下复合地基的总沉降量 S
可表示为两部分之和, 即: S = S 1+ S 2。
在复合地基 沉降的使用计 算方 法中, 对下 卧层 压缩量 S 2 大
部分采用分层总 和法 计算, 而对 加固 区范 围内 土层 的压 缩量 S1
方法二: 1) 短桩复合地基承载力用下式进行估算:
f sp , k1 = [ 1. 0 0. 95 70 ( 511. 28- 12.44) + 8 957. 3] / 511. 28 = 82. 40 kPa。
2) 长短桩复合地基承载力可用下式进行估算:
f sp , k2 =
1 A
2
[
f sp , k 1( A 2 - A p 2 ) + Rk2 ]
固区 2 内复合土层 的模 量等 于天然 地基 模量的 2 倍, 复合 土层 和下卧层土 体内的应力分 布采 用各向 同性 均质 的直线 变形 体理
论, 复合地基最终变形量可按下式计算:
Sc =
n1 i= 1
p0 1E
si
(
Z
i
i
-
Z i- 1
i- 1) +
n2 i = n1+ 1
p0 2 Esi
(
基技术的发 展和完善, 基于桩 体( 如柔 性桩、刚 性桩) 在 复合 地基 中的荷载传递机理和沉降变形控制的认识 , 提出 了由两种 不同类 型( 或两种类型而长度 不同) 的 桩与地 基土 组成 的组合 型复 合地 基。虽然近 年来岩土学者 和工 程师对 长短 桩复 合地基 进行 了一
些理论和现场实验 研究, 并 取得 了一些 成果, 且 在工程 实践 中也 得以应用。但在目前, 对其 作用 机理的 认识 还不够 全面 和深 入, 也尚未形成完善的设计理论和设计方法, 对其研 究工作仍 处于探 索阶段, 有许多问题有待于深入 地去研究和 解决。文中介 绍了两 种常用的长短桩复合地基承载力和沉降的 计算方法, 并通 过实际 算例对两种方法进 行了 比较, 从 而得出 了两 种方法 的优 缺点, 为 设计提供了参考依据。
( 3)
其中, f sp, k1为短桩复合地基 承载力标准 值; f k 为 天然地 基承
载力标准值; A 1 为每 根短桩 分担 的面 积; A p 1 为短 桩单 桩截 面面 积; 为桩间土强度提高系数; 为桩间土强度发挥程度; Rk1为短 桩单桩承载力标准值。
2) 长短桩复合地基承载力可用下式进行估算:
f sp , k 2=
1 A2
[
f sp, k1( A 2 - A p2 ) + Rk 2]
( 4)
其中, f sp , k2为长短桩复合地基承载力标准值 ; A 2 为每 根长桩
分担的 面积; A p 2为长桩 单桩截 面面 积; R k2 为长桩 单桩 承载 力标
准值。
2 长短桩复合地基的沉降计算
= [ 1. 0 0. 95 82. 4 ( 511. 28- 11. 78) + 73 244. 7] / 511. 28
= 219. 73 kPa。
3) 承载力的修正: f c, sp = f sp , k2+ m( d- 1. 5) = 219. 73+ ( 4. 4- 1. 5) = 277. 73 kPa。
3) 用柔性桩补充桩间 土承载力不足, 而刚性桩又对 柔性桩起 到保护作用, 用刚性桩与柔性桩交 叉布置, 使加固地基形成整体 ,
共同承 受上部荷载压力。从此工程效果 来看, 地 基的设计 达到了 较为理想的状态。
4) 短桩 的选择 具有较 大的可调 性, 在设计 考虑经 济效果时 , 要特别注意短桩成桩 质量的 可靠 性。桩的 有效长 度不 仅受 桩身
陈奕柏( 1959 ) , 男, 副教授, 海南大学土木工程系, 海南 海口 570228 熊摇龙( 1983 ) , 男, 海南大学土木工程系本科生, 海南 海口 570228
第 33 卷 第 8 期
12
2 007年3月
山西建筑
合土层分层除与天然地基相同外, 短桩桩端位置、长 桩桩端位置也
作为复合土层的分层边界, 从而将加固区分为 1, 2 两部分( 见图 1) 。 加固区 1 内复 合土 层的模 量等 于天然 地基 模量 的 1 倍, 加
[ 3] 葛祈声, 龚晓南, 张 先明. 长短 桩设 计计算 方法 和探讨 [ J] . 建 筑结构, 2002, 32( 7) : 3 4, 7.
[ 4] 杨军龙, 龚晓南, 孙 邦臣. 长 短桩复 合地 基沉降 计算 方法 探讨 [ J] . 建筑结构, 2002, 32( 7) : 8 10, 26.
算例对两种方法进行了比较, 得出了两 种方法的优缺点, 为设计提供了参考依据。
关键词: 长短桩复合地基, 承载力, 沉降
中图分类号: T U 473. 1
文献标识码: A
引言
目前的常规桩 基础 设计 理论, 一般 采用等 长长 桩, 而当 这种 桩基础位于深厚软 土地 基时, 经 常会出 现桩 数过多, 桩 距过 密的 情况, 不仅使工程造价 提高 而且 不利于 单桩 承载力 的发 挥, 同时 由于施工过程中的挤 土效应 容易 造成桩 身的 损坏。随 着复 合地
第 i 层土的压缩模量; Zi , Zi - 1为基础底面至第 i 层土、第 i - 1 层
土底面的距离; i , i- 1 为基础底面计算点至第 i 层土、第 i - 1 层
土底面范围内平均附加应力系数; 1 为加 固区 1 土 的模量提高系
数,
1=
f
sp
f
,k sk
2
;
2 为加 固区 2 土 的模量 提高 系数,
2=
f f
sp sp
, ,
k2 k1
;
为沉降计算修正系数, 根据地区沉降观测资料 及经验确定。
3 实例计算
3. 1 工程概况
某商住楼工程, 由两栋主楼组成 , 中间 为一层裙楼 , 建筑 总面 积约为 2 354 m2, 主 楼十二 层, 地 下室一 层。主楼与 裙楼均 采用
框架结构, 采 用桩箱基础, 主楼与裙楼之间 在施工时设置后浇 带。 两栋主楼基础 埋深分别 为- 4. 4 m 和 - 2. 4 m, 基础 尺寸分 别为
15% , 两栋主楼与裙 楼共 布置 长桩 179 根, 短 桩 149 根。该 工程 场地地形平坦, 地面标高在海拔高程 3. 76 m~ 4. 02 m 之间, 场地
土属第四系全新世冲 海相沉 积地 层。场区 浅部 地下水 为浅 层孔
隙潜水, 主要接 受大气降水补充, 与地表水水 力联系密切, 对混凝
[ 5] 龚晓南. 复合地 基理 论及工 程应 用[ M ] . 北 京: 中国建 筑工 业 出版社, 2002. 30 31.
1. 2 方法二
长短桩复合地基的 承载力可参照同一 桩长复合地基承载 力, 第一步计算短桩复合地基承载力, 然 后视短桩复 合地基为 长桩复 合地基的 桩间土 , 计算长短桩复合地基的承载力。
1) 短桩复合地基承载力用下式进行估算:
f sp , k 1=
1 A1
[
f k( A 1- A p 1) + R k1]
土无侵蚀性。
3. 2 承载力的计算
方法一: 长短桩复合地基承载力可按下式 计算:
f sp , k =
m1
R A
d k1 p1
+
1 m1
R
d k2
Ap2
+
2 ( 1- m1 - m 2) f s , k
= 17. 28+ 220. 19+ 63. 37= 300. 84 kPa。
由计算结果可知: 长短桩复合 地基的承载力满足 承载力设计 值 233 kPa 的要求。
要偏于 保守。从 经济性来看, 利用方 法一进行设 计计算将 比方法 二更合 理。而从 工程可靠性方面来看, 建议采用 方法二进 行长短
桩复合地基的承载力的设计计算。
2) 从沉降计算结果看, 方法一的 沉降计算结果相对 方法二的
计算结果更接近实际沉降检测结果。所 以, 建议 采用第一 种沉降 计算方法进行长短桩复合地基的沉降验算。
1 长短桩复合地基承载力计算方法
1. 1 方法一
长短桩复合地基承载力可按下式计算:
f sp , k =
m1
R A
d k1 p1
+
1
m
2
R A
d k2 p2
+
2 ( 1- m1 - m 2) f s , k
( 1)
其中, m 1, m2 为长、短桩置换率; 1 , 2 为长 短桩桩间 土的发
挥系数; A p 1, A p2 为长、短桩横截面面 积; f sp, k, f s, k为 复合地基、桩
强度的影 响, 而且受 桩身质量 的影响。 实践证明 , 当 桩身质 量可 靠的情况下, 混凝 土搅 拌桩 的 长度 完全 可 以增 加 到 20 m 以上 。
同时, 刚性桩内加入钢筋又能增大刚性桩抵抗水平 剪பைடு நூலகம்的能力。 参考文献:
[ 1] 阎明礼. 地基 处理技术[ M ] . 北京: 中国 环境出版社, 1996. [ 2] 龚晓南. 复合 地基[ M ] . 杭州: 浙江大学 出版社, 1992.
主要采 用复合模量法。加固区 范围 内土 层的压 缩量 S1 的计算 。
将复合地基加固 区中增强体 和基体两部 分视为一 复合土体, 采用
复合压缩模量来评价复合土体的压缩性, 并采用分层总和法计算:
其中,
S1=
n 1
E
p iH
csi
i
( 5)
p i 为第 i 层复合土上附加应力增量; H i 为第 i 层复合
30.8 m 16. 6 m 和 30. 8 m 20 m, 主 楼 上 部 设 计 荷 载 为 233 kPa。设计长桩为 600 钻孔灌注桩, 强度 为 C25, 有效 桩长为
36. 5 m~ 38. 5 m, 桩端持力层进入中等风化岩层 1. 0 m, 短桩与长 桩间断设置, 采 用 600 水泥 搅拌桩, 桩 长为 9. 0 m, 水 泥掺 入量
由计算 结 果 可 知: 方 法 二 的 计 算 同 样 满 足 承 载 力 设 计 值 233 kPa 的要求。
3. 3 沉降计算
方法一: 沉降计算结果 S = 方法二: 最后所得沉降为:
S i = 19. 4 mm。
Sc =
n1
[
i= 1
p0 1 Esi ( Zi i - Zi- 1
n2
i- 1) +
土体的厚度。
下卧层压缩量 S2 的计算, 即:
S2=
n i= 1
e1i 1+
ee12i iH i
=
n 1
E
p iH
csi
i
( 6)
2. 2 方法二
长短桩复合地基变形计算 采用复合 模量法, 计 算时采 用的复
收稿日期: 2006 10 16 作者简介: 韩建刚( 1975 ) , 男, 博士后, 副教授, 海南大学土木工程系, 海南 海口 570228
Zi
i-
Zi- 1
i- 1) +
n3 i = n2+ 1
p E
0 si
(
Zi
i-
Zi- 1
i- 1)
( 7)
其中, n1 为加固区 1 范围土层分层数; n2 为加固区 1, 2 范围
土层分层数; n3 为沉降计算深度范围内土层总的 分层数; p 0 为对
应于荷载标准值时的基础底面处的附加压力; Esi为 基础底面下的
i = n1+ 1
p0 2 Esi
( Zi i - Zi- 1
i- 1) +
n3 i = n2+ 1
p E
0 si
(
Zi
i-
Z i- 1
i- 1) ] = 8. 0 mm。
4 结语
1) 通过两种计算方法 对算例的承载力计 算结果得出, 采用承
载力计算方法一所得的承载力大于方 法二计算 的承载力。所以 , 在两种计算方法都可行的情况下, 方 法二所得的 设计值比 方法一
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山西 建筑
SHA N XI A RCH ITECTU R E
V ol. 33 N o. 8
M ar. 2007
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文章编号: 1009 6825( 2007) 08 0011 02
长短桩复合地基设计计算分析
韩建刚 陈奕柏 熊摇龙
摘 要: 阐述 了长短桩复合地基 的设计思想, 介绍了两种常用 的长短桩复合地基承 载力和沉降的计算 方法, 并 通过实际
间土的承载力标准值;
R
d k1
,
R
d k2
为长、短桩单桩
承载力标准值。
R dk1, R dk2可以由荷载实验来确定 , 也可按下式确定:
R
d k
=
m in{
f cu, kA p , up
qsili + A pqp }
( 2)
其中, f cu, k为与桩配方相 同的立 方体试 块在室 内的无 侧限抗 压强度; li 为第 i 层桩周土的厚度; up 为桩周长; qsi 为第 i 层桩周土 的摩擦力标准值; qp 为桩端土地基承载力标准值; , 为折减系数。