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旁側荷載對復合地基性狀的影響

收錄時間:2010-12-20 03:34 來源:保定市建設工程招標投標管理辦公室  作者:胡雙全,朱常志,鄭興蓮  閱讀:0次 評論:0我要評論

內容提示:以CFG樁復合地基為例,采用FLAC-3D建立了復合地基三維數值分析模型,通過有無旁側荷載條件下復合地基的變形特性、承載能力、樁土應力比和樁土荷載分擔比的比較,揭示了旁側荷載對復合地基工作性狀的影響規律。研究表明,當天然地基強度較高且基礎埋深較大時,按現行《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002確定復合地基承載力特征值,可能會嚴重低估復合地基的承載能力,造成不必要的浪費。

延伸閱讀:復合地基 工作性狀 數值分析 旁側荷載

        半剛性與剛性樁不僅可作為低、多層建筑物下軟弱不良地基的處理,而且在高層、超高層以及重型建筑物中也有著較為廣泛的應用,很多情況下是將具有較高承載力的良好地基與半剛性或剛性樁組成復合地基,進一步提高地基的承載能力,用以承擔上部結構的巨大荷載。由于高層和超高層建筑基礎埋深一般不小于5m,有的甚至超過20m,當基礎埋深較大時,復合地基所受的旁側荷載(簡稱旁載)很大。旁載對復合地基工作性狀有何影響,樁土受力特點如何,實際工程中應如何考慮旁載效應,則鮮為報道[1-7]。本文以CFG樁復合地基為例,利用FLAC-3D建立了復合地基3維數值分析模型[1],通過對比有無旁載條件下復合地基的變形特性、承載能力、樁土應力比和樁土荷載分擔比等,研究旁載對半剛性或剛性樁復合地基工作性狀的影響。(參考《建筑中文網

        1 模型的建立

        如圖1、圖2所示,設基礎埋深為d,基礎埋深范圍內土層的加權平均重度為γ0,則旁載q=γ0d。

       

       

        建模時按d=6m,q=120kPa,基底壓力按P=300kPa。其余參數為:樁長L=6·4m,樁徑d=0·4m,墊層厚度h=150mm,承臺厚度b=300mm,樁數7×7,樁距為1·25m,由對稱性取1/4進行模擬。模型加固區總面積3·125m×3·125m,水平方向計算區域6·25m×6·25m,豎直方向自樁頂起取至2倍樁長深度。邊界條件為底面固定,限制4個側面的水平向位移,只將頂面設為自由面。幾何模型及其網格劃分如圖3所示。模型中各種材料的物理、力學性質指標取值見表1。

       

       

       

        2 旁載對復合地基變形與承載力的影響

        圖4~6為基礎底面下復合地基中不同深度處有無旁載條件下的沉降對比。從中可看出:在基礎底面下,有旁載條件下的沉降量比無旁載時要小,而在基礎邊緣以外的沉降量比無旁載時要大。說明旁載會在一定程度上起到抑制基礎外側土體向上隆起的作用,減小其側向變形,從而導致同一深度處的豎向變形趨于均勻化。

       

        圖7~9分別為樁間土、CFG樁樁頂和復合地基的p-s曲線??梢?在荷載水平較低(本次模擬最大一級荷載p=300kPa)的情況下,有無旁載條件下的樁間土、CFG樁樁頂和復合地基的p-s曲線差別較小。當荷載p<150kPa時(基本上與旁載q=120kPa相當),旁載對復合地基性狀基本無影響。當荷載p>150kPa(即荷載超過旁載)后,隨著荷載的增加,樁間土、CFG樁和復合地基的承載力比無旁載時逐漸增大。

       

        3 樁土應力比與樁土荷載分擔比

        由圖10可見,在有無旁載條件下,樁土應力比均隨荷載的增加而增加,且隨著荷載的加大,增速減緩,呈漸趨穩定之態勢。在相同荷載水平下,有旁載條件下的樁土應力比,比無旁載條件下小得多。反映到荷載分擔比上(圖11)就是有無旁載條件下,樁荷載分擔比隨荷載增加而增加,而土的荷載分擔比則相應減小。值得注意的是,有旁載條件下樁土的荷載分擔比明顯不同于無旁載條件下的值,同一荷載水平時,有旁載條件下樁的荷載分擔比明顯低于無旁載時的。這一現象可由樁土模量比的變化來解釋。旁載效應提高了樁間土的承載力及變形模量,而對樁則幾乎無影響,導致樁土模量比低于無旁載時,使得樁身應力集中的水平有所下降,樁的荷載分擔比降低。這一現象表明,有旁載條件下,樁承載力的發揮要滯后于無旁載時,樁需要在更高的總荷載下才能發揮其承載力,其樁體作用的安全系數較無旁載時有所提高。不難看出,旁載效應主要是通過提高樁間土的承載力來提高復合地基的承載力。

        4 結語

        現行《建筑地基處理技術規范》[8]JGJ79-2002中3.0.4條規定:對復合地基承載力特征值進行修正時,基礎寬度的地基承載力修正系數應取為零,即不作寬度修正;基礎埋深的地基承載力修正系數應取為1.0?!兑幏丁稪GJ79-2002中對加固前天然地基的種類與性質不加區分,統一采用上述規定可能會低估復合地基的承載能力,特別是當天然地基強度較高,《建筑地基基礎設計規范》[9]GB50007-2002中的天然地基承載力深度修正系數較大時,可能會嚴重低估復合地基的承載能力,造成不必要的浪費?,F有的復合地基載荷試驗資料多是在無旁側荷載條件下測得的,現行復合地基承載力修正方法無法真實反映旁載效應對復合地基承載性狀的影響。建議加強該方面的試驗研究與經驗積累,使復合地基承載力的修正逐漸趨于合理化。

        參考文獻:

        [1] 劉波,韓彥輝.FLAC原理實例與應用指南[M].北京:人民交通出版社,2005.

        [2] 萬林海,郭平業,金海元.CFG樁復合地基沉降影響因素分析[J].地質學報,2006,14(4):547-552.

        [3] 陳昌仁,侯新宇,郭洪濤.CFG樁復合地基承載力經驗公式的修正及應用[J].河海大學學報,2006,34(3):321-324.

        [4] 任鵬,鄧榮貴,于志強.CFG樁復合地基試驗研究[J].巖土力學,2008,29(1):81-86.

        [5] 但漢成,李亮,趙煉恒,等.CFG樁復合地基樁土應力比計算與影響因素分析[J].中國鐵道科學,2008,29(5):7-12.

        [6] 肖昭然,翟振威,原方.復合地基樁土應力測試方法研究[J].巖土工程學報,2008,30(8):1208-1212.

        [7] 潘星.CFG樁復合地基沉降計算探討[J].巖土力學,2005(26):248-251.

        [8] JGJ79-2002,建筑地基處理技術規范[S].北京:建筑工業出版社,2002.

        [9] GB50007-2002,建筑地基基礎設計規范[S].北京:建筑工業出版社,2002. 來源: 《建筑中文網》.

原文網址:http://www.210688.tw/research/201012/14640.htm

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