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1、1 复合地基变形计算与承载力设计复合地基变形计算与承载力设计 修订条款的理解与分析修订条款的理解与分析 周同和 郑州大学综合设计研究院 2 内容提要内容提要 一、与修订内容相关的复合地基设计问题一、与修订内容相关的复合地基设计问题 二、基本试验与工程实测分析二、基本试验与工程实测分析 三、复合地基承载力设计与复核计算三、复合地基承载力设计与复核计算 四、复合地基变形计算问题四、复合地基变形计算问题 五、结论与建议五、结论与建议 3 一、复合地基设计问题一、复合地基设计问题 4 1、应力复合计算式中增强体与基地天然地基承载、应力复合计算式中增强体与基地天然地基承载 力发挥系数的确定;力发挥系数的
2、确定; 2、复合地基承载力进行深度修正后增强;、复合地基承载力进行深度修正后增强; 体桩身强度的验算与单桩承载力的校核;体桩身强度的验算与单桩承载力的校核; 3、承载力检测结果与设计复核;、承载力检测结果与设计复核; 4、复合地基软下卧层强度验算方法及参数取值复合地基软下卧层强度验算方法及参数取值。 复合地基承载力设计问题 5 复合地基变形设计问题 1、复合地基变形计算中复合土层模量计算方法、复合地基变形计算中复合土层模量计算方法 的不足与实用性;的不足与实用性; 2、沉降计算经验系数的合理使用。、沉降计算经验系数的合理使用。 6 二、基本试验与工程实测分析二、基本试验与工程实测分析 7 1、
3、 多桩形刚性桩复合地基基本试验多桩形刚性桩复合地基基本试验 (1)试验项目、土层参数)试验项目、土层参数 试验研究项目位于郑州市十二里屯城中村改造试验研究项目位于郑州市十二里屯城中村改造 项目,均为项目,均为100m高层住宅,基础埋深高层住宅,基础埋深9.8m,地下水,地下水 类型为潜水。埋深类型为潜水。埋深7m左右。左右。 1) 试验基本情况试验基本情况 8 表表2.1 试验位置土层分布及其参数试验位置土层分布及其参数 层号层号 类别类别 层底深度层底深度 (m) 平均厚度平均厚度 (m) 承载力特征值承载力特征值 (kPa) 压缩模量压缩模量 (MPa) 备注备注 2 粉土粉土 -1.60
4、 1.60 125 7.7 3 粉质粘土粉质粘土 -4.70 3.10 110 4.2 4 粉土粉土 -6.60 1.90 150 10.2 6 粉土粉土 -9.30 2.70 180 13.3 7 粉质粘土粉质粘土 -11.20 1.90 120 4.6 基底土层基底土层 71 粉土粉土 -13.30 2.10 120 7.1 9 粉砂粉砂 -17.00 3.70 280 35.0 短桩桩底短桩桩底 10 粉砂粉砂 -19.70 2.70 300 37.0 11 粉土粉土 -23.60 3.90 280 30.0 12 细砂细砂 -28.50 4.90 310 38.0 长桩桩底长桩桩底 1
5、3 粉质粘土粉质粘土 -38.90 10.40 310 29.0 14 粉质粘土粉质粘土 48.40 9.5 320 30.5 9 (2 2)试验桩参数)试验桩参数 表表2.2 组合式长短桩复合地基试件参数组合式长短桩复合地基试件参数 类别类别 桩型桩型 编号编号 混凝土强混凝土强 度等级度等级 桩长桩长 (m) 桩径(桩径(mm) 褥垫层厚褥垫层厚 度(度(mm) 短桩短桩 PHC管管 桩桩 PHC1 C80 6.0 400 100 PHC2 C80 6.0 400 100 长桩长桩 CFG桩桩 CFG1 C30 16.5 400 100 CFG2 C30 16.5 400 100 10 表
6、表2.3 CFG桩侧阻力特征值与端阻力特征值桩侧阻力特征值与端阻力特征值(kPakPa) 层号层号 3 4 5 6 7 71 8 9 10 11 12 qS 30 18 28 23 18 28 27 32 36 32 38 qp 500 11 层号层号 2 3 4 5 6 7 71 8 9 qsia 25.5 22.0 32.5 23.0 32.5 17.0 26.0 41.5 43.5 qpa 1100 表表2.4 PHC管桩侧阻力特征值与端阻力特征值管桩侧阻力特征值与端阻力特征值(kPakPa) 12 (3)试验现场布桩、测点布置情况与试验装置)试验现场布桩、测点布置情况与试验装置 1 2
7、 3 1 - PHC桩;桩;2 - CFG桩桩 3 - 测斜管测斜管 13 650 1300 650 650 650 1300 PHC1 PHC2 CFG2 CFG1 (b)平面图 褥 垫层 承 台 百 分表 配 重 支 墩 基 准梁 分 配梁 配重 分配梁 支墩 百分表 褥垫层 基准梁 承台 (b)平面图 650 650 1300 PHC1 PHC2 CFG2 CFG1 650 650 1300 14 压力盒埋设方法压力盒埋设方法 与布设位置与布设位置 PHC CFG T30315 T10342 T30313 T10314 T10358 T10335 T30321 T30312 T10322
8、 15 16 17 2) 单桩竖向载荷试验单桩竖向载荷试验 表表2.5 单桩竖向抗压静载荷试验结果汇总单桩竖向抗压静载荷试验结果汇总 桩桩 型型 初始编号初始编号 对应桩号对应桩号 最大加载量最大加载量 (kNkN) 最大沉降量最大沉降量 (mmmm) 承载力极限承载力极限 值(值(kNkN) PHCPHC 0001 32 1080 68.27 900 0002 24 1440 76.89 1260 0003 41 1080 80.00 900 检测结果:检测结果:Ra=500kN, Rmax=600kN; 18 桩桩 型型 初始编号初始编号 对应桩号对应桩号 最大加载量最大加载量 (kNkN
9、) 最大沉降最大沉降 量(量(mmmm) 承载力极承载力极 限值(限值(kNkN) CFGCFG桩桩 0004 55 2760 68.49 2622 0005 57 2208 62.81 2210 0006 54 3174 67.08 2898 监测结果:监测结果:Ra=1280kN, Rmax=1450kN。 19 3) 多桩形复合地基试验成果多桩形复合地基试验成果 (1 1)复合地基承载力)复合地基承载力 p(kPa) p-s 曲线 s(mm) 026452879210561320 7.0 14.0 21.0 28.0 35.0 p(kPa) p-s 曲线 s(mm) 0264528792
10、10561320 12.1 24.2 36.3 48.4 60.5 1 1 组复合地基试验曲线组复合地基试验曲线 2 2 组复合地基试验曲线组复合地基试验曲线 20 (2 2)短桩()短桩(PHCPHC)典型桩身轴力分布压力计监测结果)典型桩身轴力分布压力计监测结果 短桩桩身轴力分布图 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 0100200300400500600700800 桩身轴力(kN) 桩身位置(m) 110kPa220kPa330kPa440kPa 550kPa660kPa770kPa880kPa 990kPa1100k
11、Pa1210kPa1320kPa 21 (3 3)承台边土体的深层水平位移)承台边土体的深层水平位移 - -1818 - -1717 - -1616 - -1515 - -1414 - -1313 - -1212 - -1111 - -1010 - -9 9 - -8 8 - -7 7 - -6 6 - -5 5 - -4 4 - -3 3 - -2 2 - -1 1 0 0 - -8 8 - -7 7 - -6 6 - -5 5 - -4 4 - -3 3 - -2 2 - -1 1 0 0 1 1 Displacement(mm)CX3离复合地基承台边3.6米 Depth(m) 110kP
12、a 220kPa 440kPa 660kPa 880kPa 990kPa 1100kPa 1210kPa 1320kPa 十二里屯复合地基深层水平位移曲线图 -18-18 -17-17 -16-16 -15-15 -14-14 -13-13 -12-12 -11-11 -10-10 -9 -9 -8 -8 -7 -7 -6 -6 -5 -5 -4 -4 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 -13-13-11-11-9 -9-7 -7-5 -5-3 -3-1 -11 13 35 5 Displacement(mm)CX1离复合地基承台边3.70米 Depth(m) 110kPa220kP
13、a330kPa 440kPa550kPa660kPa 770kPa880kPa990kPa 1100kPa1210kPa1320kPa(1) 1320kPa(2)(卸)1100kPa(卸)440kPa (卸)220kPa(卸)0kPa 22 (3 3)承台边土体的深层水平位移)承台边土体的深层水平位移 -16-16 -15-15 -14-14 -13-13 -12-12 -11-11 -10-10 -9-9 -8-8 -7-7 -6-6 -5-5 -4-4 -3-3 -2-2 -1-1 0 0 -8-8-7-7-6-6-5-5-4-4-3-3-2-2-1-10 01 1 Displacemen
14、t(mm)CX1离复合地基承台边1.3米 Depth(m) 110kPa220kPa330kPa440kPa 550kPa770kPa880kPa990kPa 1100kPa1210kPa 十二里屯复合地基深层水平位移曲线图 -19-19 -18-18 -17-17 -16-16 -15-15 -14-14 -13-13 -12-12 -11-11 -10-10 -9 -9 -8 -8 -7 -7 -6 -6 -5 -5 -4 -4 -3 -3 -2 -2 -1 -1 0 0 -15-15-10-10-5 -50 05 5 Displacement(mm)CX4离复合地基承台边1.35米 De
15、pth(m) 110kPa220kPa 330kPa440kPa 550kPa770kPa 880kPa990kPa 1100kPa1210kPa 1320kPa(1)1320kPa(2) 23 测斜孔测斜孔 最大水平位最大水平位 移移sv(mm) 对应荷载值对应荷载值 (kPa) 与压板边距与压板边距 (m) 对应压板对应压板 沉降沉降s(mm) 位移比位移比 sv/s cx1-1 6.4 1210 1.30 28 0.23 cx1-2 3.6 1210 3.60 28 cx2-1 14 1210 1.35 39 0.36 cx2-2 7.3 1210 3.70 39 表表2.6 2.6 最
16、大深层土体水平位移最大深层土体水平位移 24 荷载荷载 级数级数 预压预压 1 2 3 4 5 6 1组组 0.030 0.055 0.093 0.102 0.113 0.120 0.126 2组组 0.042 0.066 0.082 0.100 0.112 0.123 0.134 荷载荷载 级数级数 7 8 9 10 11 12 卸卸1 1组组 0.129 0.137 0.136 0.142 0.144 0.141 0.140 2组组 0.142 0.147 0.151 0.152 0.163 0.172 0.158 表表2.7 2.7 桩间土应力测试结果(桩间土应力测试结果(MPaMPa)
17、 25 (4 4)桩土应力监测结果)桩土应力监测结果 表表2.8 第第1组桩土应力比实测结果(对应组桩土应力比实测结果(对应660KPa荷载)荷载) 复合地基复合地基 CFG桩桩 平均平均 PHC桩桩 桩间土平均桩间土平均 P(MPa) 4.97(7.48) 2.52(4.93) 0.126 (0.141) 平均平均3.74(6.21) 平均桩土应力比平均桩土应力比 (n) 86(183) 29.7(44) 1 对应桩顶荷载对应桩顶荷载 (kN) 1360 (3240) 470(780) 注:括号内数字为最大加载量注:括号内数字为最大加载量1320KPa时的值。时的值。 26 表表2.9 第第
18、2组桩土应力比实测结果(对应组桩土应力比实测结果(对应660KPa 荷载)荷载) 复合地基复合地基 CFG桩平均桩平均 PHC桩桩 桩间土平均桩间土平均 P(MPa) 2.14(4.62) 2.79(5.61) 0.134 (0.172) 平均平均2.47(5.12) 平均桩土应力比平均桩土应力比n 89(152) 18.4(30) 1 对应桩顶荷载对应桩顶荷载 (kN) 1500(3280) 310(640) 注:括号内数字为最大加载量注:括号内数字为最大加载量1320KPa时的值。时的值。 27 (5)桩土承载力发挥度桩土承载力发挥度 表表2.8 承载力发挥系数承载力发挥系数1、2、(对应
19、(对应660KPa) 承载力承载力 发挥系数发挥系数 1 2 对应沉降量对应沉降量 (mm) 第第1组组 1.06 0.94 1.05(1.17) 6.3 第第2组组 1.17 0.62 1.11(1.43) 9.1 注:括号内数字为最大加载量注:括号内数字为最大加载量1320KPa时的值。时的值。 28 3)试验分析)试验分析 (1)第)第1组试验结果,距压板边组试验结果,距压板边1.3m和和3.6m水平位移水平位移 较小,分别为较小,分别为6.4mm、6mm,变化不大,最大位移在,变化不大,最大位移在 垫层底标高下垫层底标高下2m处,对应压板沉降值为处,对应压板沉降值为28mm。该试。该试
20、 验得到的变形比为验得到的变形比为0.23,基本接近压板垫层下粉质粘,基本接近压板垫层下粉质粘 土的泊松比土的泊松比0.250.30,说明在,说明在1210kPa荷载作用下桩间荷载作用下桩间 土基本处于弹性工作状态。土基本处于弹性工作状态。 29 (2)第)第2组复合地基沉降值相对较大,距压板边组复合地基沉降值相对较大,距压板边1.35m 和和3.7m水平位移较大,分别为水平位移较大,分别为13mm、7.3mm,最大位,最大位 移在垫层底标高下移在垫层底标高下1.5m处,变化较大,浅层侧向挤出处,变化较大,浅层侧向挤出 明显。对应压板沉降明显。对应压板沉降39mm。该试验得到的变形比为。该试验
21、得到的变形比为 0.33,超过了,超过了0.30,说明在,说明在1210kPa荷载作用下桩间土荷载作用下桩间土 处于弹塑性工作状态。处于弹塑性工作状态。 30 (3)比较一致的是:侧向位移从某一深度开始随深度)比较一致的是:侧向位移从某一深度开始随深度 增加成规律性下降,在增加成规律性下降,在PHC桩端以下一定土层(压板桩端以下一定土层(压板 下下7m14m,根据地质报告为粉砂层)产生反弯,最,根据地质报告为粉砂层)产生反弯,最 大位移时两组压板荷载均为大位移时两组压板荷载均为1210kPa,该值为最大加载,该值为最大加载 量量1320kPa的前一级荷载。说明土体在产生了一定的剪的前一级荷载。
22、说明土体在产生了一定的剪 切位移后,继续增加的荷载可能全部或大部作用在增切位移后,继续增加的荷载可能全部或大部作用在增 强体桩上。强体桩上。 31 (4)根据试验水平位移监测结果,距压板基础)根据试验水平位移监测结果,距压板基础1.3m上上 部水平位移分别为部水平位移分别为6.4mm/14mm,16.5m桩端处水平位桩端处水平位 移为分别为移为分别为0.7mm/1.5mm。采用。采用m法,考虑土的泊松法,考虑土的泊松 比均取比均取0.3,桩端砂层变形模量取,桩端砂层变形模量取60 MPa,细砂,细砂 、 粉质粘土粉质粘土 、c=20kPa,不难得到本试验按以下模,不难得到本试验按以下模 型反演
23、的应力扩散角为型反演的应力扩散角为6.7度,约为度,约为1/3 。 18 25 32 l0 l-l0 反演分析采用的复合地基应力扩散模型反演分析采用的复合地基应力扩散模型 33 (5)试验在垫层厚度较小条件下,荷载超过计算的特)试验在垫层厚度较小条件下,荷载超过计算的特 征值征值660KPa后桩间土平均应力值变化较小,桩土应力后桩间土平均应力值变化较小,桩土应力 比增加,桩土荷载分担比变大,其中比增加,桩土荷载分担比变大,其中CFG桩桩土应力桩桩土应力 比增长较快,而比增长较快,而PHC桩桩土应力比增长较小,表明后桩桩土应力比增长较小,表明后 期增加的荷载,大多由桩体承担,且可能是按桩的变期增
24、加的荷载,大多由桩体承担,且可能是按桩的变 形刚度分担的。因此,对深度修正后承载力增加较大形刚度分担的。因此,对深度修正后承载力增加较大 的复合地基,桩体强度验算时,应考虑桩顶可能承担的复合地基,桩体强度验算时,应考虑桩顶可能承担 更大比例的荷载。更大比例的荷载。 34 (1 1)测斜结果表明,复合地基的应力扩散效应明显。即)测斜结果表明,复合地基的应力扩散效应明显。即 使是刚度较大的刚性桩复合地基、垫层较薄,复合地基使是刚度较大的刚性桩复合地基、垫层较薄,复合地基 浅层地基土侧向挤出仍较明显浅层地基土侧向挤出仍较明显, ,说明土体可以产生被动土说明土体可以产生被动土 压力,这给深度修正系数的
25、调整留下了想象的空间。压力,这给深度修正系数的调整留下了想象的空间。 4)重要结论)重要结论 35 (2)试验表明,复合地基垫层厚度较小时,如果桩的)试验表明,复合地基垫层厚度较小时,如果桩的 变形刚度较大,当荷载超过复合地基承载力特征值后,变形刚度较大,当荷载超过复合地基承载力特征值后, 上部荷载可能更多的传给桩;反之,复合地基垫层较上部荷载可能更多的传给桩;反之,复合地基垫层较 厚、桩间土承载力较好时,超过复合地基承载力特征厚、桩间土承载力较好时,超过复合地基承载力特征 值后的增量荷载可能更多的传给桩间土。值后的增量荷载可能更多的传给桩间土。 36 (3)需要进行承载力深度修正的复合地基,
26、刚性基础)需要进行承载力深度修正的复合地基,刚性基础 条件下,宜考虑将超过复合地基承载力特征值部分的条件下,宜考虑将超过复合地基承载力特征值部分的 荷载完全由增强体桩承担,并据此进行增强体桩身强荷载完全由增强体桩承担,并据此进行增强体桩身强 度验算和单桩承载力复核计算,以确保工程安全;柔度验算和单桩承载力复核计算,以确保工程安全;柔 性基础条件下,应考虑将超过复合地基承载力特征值性基础条件下,应考虑将超过复合地基承载力特征值 部分的荷载大多由桩间土承担,此时应将复合地基稳部分的荷载大多由桩间土承担,此时应将复合地基稳 定性作为验算的重点。定性作为验算的重点。 37 (4)复合地基增强体承载力的
27、发挥与基础刚度、垫层)复合地基增强体承载力的发挥与基础刚度、垫层 厚度、桩土变形刚度比有关,在进行复合地基承载力厚度、桩土变形刚度比有关,在进行复合地基承载力 设计时应根据不同条件采用不同的承载力发挥系数。设计时应根据不同条件采用不同的承载力发挥系数。 单桩承载力与桩间土承载力发挥系数均有大于单桩承载力与桩间土承载力发挥系数均有大于1.01.0的可的可 能,这为复合地基承载力设计打开了新的思路。能,这为复合地基承载力设计打开了新的思路。 38 (5)当需要对基础沉降进行严格控制的工程,需要更)当需要对基础沉降进行严格控制的工程,需要更 多发挥增强体承载力,应适当提高复合地基增强体变多发挥增强体
28、承载力,应适当提高复合地基增强体变 形刚度,同时采用相对薄的褥垫层,建议垫层厚度小形刚度,同时采用相对薄的褥垫层,建议垫层厚度小 于于200mm;反之,需要更多地发挥桩间土承载力时应;反之,需要更多地发挥桩间土承载力时应 采用相对较厚的褥垫层。采用相对较厚的褥垫层。 39 2 、复合地基工程分层沉降变形监测实例、复合地基工程分层沉降变形监测实例 通过对实测刚性桩复合地基分层沉降监测结果的通过对实测刚性桩复合地基分层沉降监测结果的 研究,分析复合地基桩、土荷载分担及发展变化。研究,分析复合地基桩、土荷载分担及发展变化。 40 1 1)郑州东方金典)郑州东方金典 多桩形复合地基多桩形复合地基 筏板
29、基础筏板基础 框架结构,地上框架结构,地上 17层层地下一层。地下一层。 支盘桩与支盘桩与CFGCFG桩组桩组 合形复合地基,合形复合地基, 设计复合地基承设计复合地基承 载力特征值载力特征值 280KPa。垫层设。垫层设 计厚度计厚度300mm, 施工期间进行了施工期间进行了 六个点位的桩间六个点位的桩间 土应力监测。土应力监测。 41 复 合 地 基 土 压 力 监 复 合 地 基 土 压 力 监 测 布 置 示 意 测 布 置 示 意 42 桩间土桩间土 应应 力力 B2 B3 B4 B5 C3 D3 平均值平均值 发挥系发挥系 数数 F1 66.55 48.43 86.87 63.26
30、 132.31 71.86 78.2 0.87 F2 70.48 113.08 96.79 100.50 72.89 90.8 1.01 F3 44.58 57.31 90.51 127.74 112.95 86.8 0.96 东方金典多桩形复合地基桩间土应力监测结果(单位东方金典多桩形复合地基桩间土应力监测结果(单位kPa) 有有7个监测值大于基底天然地基承载力特征值个监测值大于基底天然地基承载力特征值 (90kPa),最大发挥系数),最大发挥系数1.47。 43 2)郑州天下城)郑州天下城 复合地基筏板基复合地基筏板基 础础 主体建筑地主体建筑地 上上99.8m 、地下、地下2 层。基础长
31、层。基础长 106.8m,宽,宽 22.3m,基底埋深,基底埋深 -9.3m。 采用采用CFG桩桩 复合地基,复合地基,CFG 桩桩径桩桩径400mm, 间距间距1300mm, 桩长桩长16m。 44 土层土层 土土 性性 平均平均 厚度厚度 层底层底 埋深埋深 重度重度 承载力特征承载力特征 值值 压缩压缩 模量模量 备备 注注 4 粉质粘土粉质粘土 2.4 8.5 19.17 130 5.1 可能持力层可能持力层 5 粉土粉土 2.2 10.7 19.15 250 17.0 基底持力层基底持力层 6 粉砂粉砂 1.0 11.7 18.74 240 23.0 7 粉土粉土 1.2 12.9
32、19.17 220 15.5 8 粉土夹砂粉土夹砂 1.6 14.5 18.99 280 20.0 9 粉土粉土 1.9 16.4 19.03 250 17.0 10 粉细砂粉细砂 4.8 21.2 18.93 320 32.0 11 粉土粉土 3.1 24.3 18.95 230 16.0 12 粉细砂粉细砂 8.1 32.4 18.90 350 35.0 桩端持力层桩端持力层 13 粉质粘土粉质粘土 5.4 37.8 19.71 310 12.5 14 粉质粘土粉质粘土 3.7 41.5 19.53 290 12.0 15 粉质粘土粉质粘土 5.0 46.5 19.27 310 12.5
33、16 粉质粘土粉质粘土 6.5 50.0 19.57 315 12.8 17 粉质粘土粉质粘土 10.5 60.5 19.35 340 13.5 土层分布与土性指标土层分布与土性指标 45 D1 D2 D3 D4 D5 D6 1标标 2标标 3标标 4标标 5标标 6标标 基准标基准标 顶盖顶盖 地下室地下室 S1 S2 S3 S4 S5 S6 底板底板 变形前变形前 变形后变形后 分 层 沉 降 标 分 布 及 分 层 沉 降 标 分 布 及 变 化 示 意 变 化 示 意 46 分层沉降监分层沉降监 测结果表明测结果表明 地表以下地表以下 30m深处土深处土 体沉降变形体沉降变形 接近为零
34、。接近为零。 各点位置各点位置 筏板沉降量筏板沉降量 差值较小。差值较小。 分 层 孔 FC1 沉 降 曲 线 分 层 孔 FC3 沉 降 曲 线 47 30 25 20 15 10 5 0 010203040 沉降量/mm 深度/m 稳定时 封顶时 桩端位置 10 20 30 40 30 25 20 15 10 5 0 010203040 沉降量/mm 深度/m 稳定时 封顶时 桩端位置 10 20 30 40 沉降量值与沉降量值与 深度关系曲深度关系曲 线分析表明线分析表明 桩身中部桩身中部 桩土某一位桩土某一位 置桩土变形置桩土变形 协调;协调; 增强体增强体桩桩 上刺入、下上刺入、下
35、刺入变形明刺入变形明 显。显。 FC1FC1 与与 FC3FC3 监 测 孔 沉 降 监 测 孔 沉 降 分 布 曲 线 分 布 曲 线 48 分层分层 沉降点沉降点 土体压缩土体压缩 模量模量/MPa/MPa 沉降标沉降标 高差高差/m/m 沉降沉降 差差/mm/mm 桩间土桩间土 应力应力/kPa/kPa 天然地天然地 基基f fakak 发挥度发挥度 F1 17*2.2 0.51 3 220 250 0.88 F3 17*2.2 1.5 6 150 250 (130) 0.60 (1.15) CFG桩复合地基顶部桩间土应力及承载力发挥度实测结桩复合地基顶部桩间土应力及承载力发挥度实测结
36、果计算值:果计算值: 49 与载荷试验结果不同,进行深度修正的复合地基在长与载荷试验结果不同,进行深度修正的复合地基在长 期工作荷载作用下,桩间土发生固结沉降,使其承载期工作荷载作用下,桩间土发生固结沉降,使其承载 力发挥度减小,大部分荷载仍转移由桩体承担,这为力发挥度减小,大部分荷载仍转移由桩体承担,这为 进行深度修正的复合地基桩体承载力验算提供了实测进行深度修正的复合地基桩体承载力验算提供了实测 依据。依据。 4)结论)结论 50 三、复合地基承载力设计与复核计算三、复合地基承载力设计与复核计算 51 1)天然地基承载力修正方法的理论探讨)天然地基承载力修正方法的理论探讨 1、复合地基承载
37、力修正问题、复合地基承载力修正问题 52 土土 的的 类类 别别 b d 淤泥和淤泥质土淤泥和淤泥质土 0 1.0 人工填土人工填土e或或IL大于等于大于等于0.85的粘性土的粘性土 0 1.0 e及及IL均小于均小于0.85的粘性土的粘性土 0.3 1.6 粘粒含量粘粒含量c10%的粉土的粉土 0.3 1.5 粘粒含量粘粒含量c10%的粉土的粉土 0.5 2.0 粉砂、细砂粉砂、细砂(不包括很湿与饱和时的稍密状态不包括很湿与饱和时的稍密状态) 中砂、粗砂、砾砂和碎石土中砂、粗砂、砾砂和碎石土 2.0 3.0 3.0 4.4 )5 . 0()3(dbff mdbaka 建筑地基基础设计规范方法
38、:计算值较小、应用广泛!建筑地基基础设计规范方法:计算值较小、应用广泛! 53 其中其中, 的概念可以理解为土压力系数 d ) 2 45(tan 2 d / sin1 d ) 2 45(tan 2 d 54 df ccu0 14. 5 建议粘性土、粉土:建议粘性土、粉土: 被动朗肯被动朗肯 区区 主动朗肯区主动朗肯区 kff ua / 北京地区建筑地基基础勘察设计规范方法北京地区建筑地基基础勘察设计规范方法 55 复合地基沉降变形较小时,难以形成圆弧滑。复合地基沉降变形较小时,难以形成圆弧滑。 2 2)复合地基承载力深度修正问题讨论)复合地基承载力深度修正问题讨论 d 不太可能发生不太可能发生
39、 的圆弧滑动面的圆弧滑动面 56 局部产生塑性变形,可能形成圆弧滑破坏局部产生塑性变形,可能形成圆弧滑破坏 d 可能发生的可能发生的 圆弧滑动面圆弧滑动面 57 复合地基承载力深度修正模型探讨复合地基承载力深度修正模型探讨 d dK 被动区土体被动区土体 )5 . 0( dff mdspksp 58 被动区产生被动土压力被动区产生被动土压力 被动区产生静止土压力被动区产生静止土压力 0 . 1大于正系数复合地基承载力深度修 dPd KK 0 . 1 0 dd KK数复合地基承载力修正系 核心问题:被动区土压力系数如何确定!核心问题:被动区土压力系数如何确定! 59 复合地基承载力特征值设计统一
40、表达式为:复合地基承载力特征值设计统一表达式为: 1 、2为桩为桩1 1、桩、桩2 2单桩承载力发挥度,载荷试验单桩承载力发挥度,载荷试验 时可能小于时可能小于1.01.0,但长期荷载作用下可能较大,设计,但长期荷载作用下可能较大,设计 时可取时可取0.950.8。 ,桩间土承载力发挥系数,设计时取桩间土承载力发挥系数,设计时取1.01.0左右。左右。 sk p a p a spk fmm A R m A R mf)1 ( 21 2 22 2 1 11 1 11 112 1 1(1) a spksk p R fmmm nf A 2 2、复合地基增强体与基底土承载力发挥度问题、复合地基增强体与基
41、底土承载力发挥度问题 60 现行处理规范对复合地基桩身强度设计与现行处理规范对复合地基桩身强度设计与 验算方法已不能满足工程实际要求,需要进行验算方法已不能满足工程实际要求,需要进行 调整。调整。 现行规范认为:一般条件下,刚性桩复合地基由现行规范认为:一般条件下,刚性桩复合地基由 于桩身强度储备较大,无需对采用承载力深度修正后于桩身强度储备较大,无需对采用承载力深度修正后 的复合地基进行桩身强度验算;柔性桩复合地基,如的复合地基进行桩身强度验算;柔性桩复合地基,如 考虑埋深进行复合地基承载力修正时,应进行桩身强考虑埋深进行复合地基承载力修正时,应进行桩身强 度验算。度验算。 3 3、复合地基
42、承载力修正与桩身强度设计方法、复合地基承载力修正与桩身强度设计方法 61 假定桩土应力同步增加,桩土应力比为定值、荷载假定桩土应力同步增加,桩土应力比为定值、荷载 分担比不变,分担比不变,桩身强度验算:桩身强度验算: 现行地基处理规范要求现行地基处理规范要求 基本可行。基本可行。 cupcupcpp fAfAfAR325. 0 2 1 65. 0 p p cu A R f08. 3 p a cu A R f3 桩土应力不同步增加,增强体桩身强度如何验算?桩土应力不同步增加,增强体桩身强度如何验算? 62 考虑深度修正的复合地基桩身强度验算方法考虑深度修正的复合地基桩身强度验算方法 (1 1)对
43、混凝土桩有:)对混凝土桩有: 荷载分担系数;荷载分担系数; A Ac c 单桩处理面积;单桩处理面积; (2 2)对水泥土桩,低粘结强度桩有:)对水泥土桩,低粘结强度桩有: 强度系数,取强度系数,取0.25-0.33. . cpcpa fAAdR)5 . 0( p cpcpa fAAdR)5 . 0( 63 按新修订的国家标准,对刚性桩,不进行深度修正时按新修订的国家标准,对刚性桩,不进行深度修正时 桩身强度需满足:桩身强度需满足: 复合地基单桩工作条件系数,混凝土桩可取复合地基单桩工作条件系数,混凝土桩可取 0.6-0.8,预制钢筋混凝土桩可取,预制钢筋混凝土桩可取0.55-0.75; f
44、fc c桩身混凝土抗压强度设计值;桩身混凝土抗压强度设计值; cpca fAR c 64 (3)二种情况下桩身强度验算)二种情况下桩身强度验算 a a)桩间土应力维持不变,增加荷载全部作用在桩顶)桩间土应力维持不变,增加荷载全部作用在桩顶 一般发生在垫层厚度较薄、桩间土模量较低一般发生在垫层厚度较薄、桩间土模量较低 或者(处理规范报批稿)或者(处理规范报批稿) s p p mdspksp fm A R mdff)1 ()5 . 0( mfmdfAR smdspkpp / )1 ()5 . 0( )5 . 0( 1 4 spa m p a cu f d A R f 65 b b)荷载按桩土面积比
45、分担条件下的桩身强度验算设计)荷载按桩土面积比分担条件下的桩身强度验算设计 或者或者, 推荐推荐 1.35 2 3.2 0.85 aa cu pp RR f AA 1.35 2 3.6 0.75 aa cu pp RR f AA 1.35 2 4 0.65 aa cu pp RR f AA (处理规范送审稿(处理规范送审稿不进行深度修正时强度验算式)不进行深度修正时强度验算式) 66 4 4、考虑深度修正的复合地基单桩承载力设计、考虑深度修正的复合地基单桩承载力设计 桩身强度验算解决了增强体桩身承载力问题,但由土桩身强度验算解决了增强体桩身承载力问题,但由土 的支承力提供的单桩承载力值可能不满
46、足的支承力提供的单桩承载力值可能不满足2倍的安全系倍的安全系 数,此时是否需要根据桩土荷载分担比的变化,进行数,此时是否需要根据桩土荷载分担比的变化,进行 相应的单桩承载力校核设计?相应的单桩承载力校核设计? 67 1)用下式对现行规范中复合地基设计计算方法进行改)用下式对现行规范中复合地基设计计算方法进行改 进,重新校核计算单桩承载力、验算土对桩的支承力进,重新校核计算单桩承载力、验算土对桩的支承力 (0.5)(1) p spspkdms p R ffdmm f A mfmdfAR smdspkpp / )1 ()5 . 0( 68 2 2)设想)设想 当土对桩的支承力要求满足一定的要求时,
47、当土对桩的支承力要求满足一定的要求时, 可不再复核单桩承载力,建议:可不再复核单桩承载力,建议: ap RR2 . 1 69 极端情况下,考虑深度修正后的复合地基,单桩承载极端情况下,考虑深度修正后的复合地基,单桩承载 力可能会增加一倍,这给复合地基的设计计算带来的力可能会增加一倍,这给复合地基的设计计算带来的 影响不容忽略,以下举例说明。影响不容忽略,以下举例说明。 5 、复合地基承载力修正与桩身强度验算、复合地基承载力修正与桩身强度验算算例算例 70 考虑深度修正系数为考虑深度修正系数为1.0的复合地基桩身承载力设计的复合地基桩身承载力设计 cpcpa fAAdR)5 . 0( 荷载分担系数 p cupcpa fAAdR)5 . 0( 核心问题:如何确定桩土荷载分担比!核心问题:如何确定桩土荷载分担比! 71 某高层高某高层高120m,三层地下室,基础埋深,三层地下室,基础埋深15m。基底压力。基底压力 pk=650kPa,基底土承载力特征值,基底土承载力特征值fak =150kPa,设计,设计CFG桩复桩复 合地基承载力特征值合地基承载力特征值fspk=pk-14.520=360kPa Ra=600kN,置换率,置换率m=0.05,桩间距,桩间距S=1.5m 按现行
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