復(fù)合地基重點學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1復(fù)合復(fù)合(fh)地基地基 重點重點第一頁，共37頁。第1頁/共36頁第二頁，共37頁。第2頁/共36頁第三頁，共37頁。 圖圖 3.1-1 復(fù)復(fù)合合地地基基破破壞壞模模式式 第3頁/共36頁第四頁，共37頁。第4頁/共36頁第五頁，共37頁。第5頁/共36頁第六頁，共37頁。 圖 3.1-2 另外，復(fù)合地基的破壞形式還與荷載形式、復(fù)合地基上基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 第6頁/共36頁第七頁，共37頁。第7頁/共36頁第八頁，共37頁。 圖 3.2- 樁體平面布置圖 第8頁/共36頁第九頁，共37頁。224ldm2232ldmdabdbam)(第9頁/共36頁第十頁，共37頁。第10頁/共36頁第十

2、一頁，共37頁。 第11頁/共36頁第十二頁，共37頁。 圖 3.2-4 第12頁/共36頁第十三頁，共37頁。第13頁/共36頁第十四頁，共37頁。 圖 3.2-5 圖 3.2-6 第14頁/共36頁第十五頁，共37頁。6、時間在荷載作用下，樁間土?xí)a(chǎn)生固結(jié)和蠕變，樁間土的固結(jié)和蠕變會使荷載向樁體集中，導(dǎo)致應(yīng)力比n隨時間的延續(xù)逐漸增大，見圖3.2-6（韓杰、葉書麟，1993）。（二）應(yīng)力比計算公式由于影響復(fù)合地基應(yīng)力比的因素很多,目前還沒有一個完善的計算模式。但國內(nèi)外對復(fù)合地基應(yīng)力比n的計算公式有很多,主要(zhyo)包括以下幾種：1、模量比公式假定在剛性基礎(chǔ)下，樁體和樁間土的豎向應(yīng)變相等,

3、即p=s。于是,樁體上豎向應(yīng)力p=Epp，樁間土上豎向應(yīng)力s=Ess，樁土應(yīng)力比n的表達(dá)式為：n=p/s=Ep/Es(3.2-1)式中：Ep、Es分別為樁和樁間土的壓縮模量。圖3.2-4復(fù)合地基置換率m與應(yīng)力比n的關(guān)系圖3.2-5樁的長徑比L/d與樁土應(yīng)力比n的關(guān)系曲線第15頁/共36頁第十六頁，共37頁。2、Baumann 公式 Baumann 根據(jù)樁體和樁周土的側(cè)向應(yīng)力及徑向鼓脹量間關(guān)系，并假定樁體總體積保持不變，提出碎石樁或砂樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比 n 的計算公式: n=pssppkkErRkE00ln2 (3.2-2) 式中：r0、R0分別為樁半徑、每根樁所分擔(dān)的加固面積的折算半徑；ks

4、樁間土側(cè)壓力系數(shù)，介于被動土壓力和靜止壓力系數(shù)之間，對軟土ks=1.250.40;kp樁的側(cè)壓力系數(shù)，介于被動土壓力和靜止壓力系數(shù)之間， 對碎石樁 kp=0.400.45，對砂樁 kp=0.350.40。 第16頁/共36頁第十七頁，共37頁。3、Priebe 公式 Priebe 假設(shè)： （1）地基土為各向同性； （2）剛性基礎(chǔ)； （3）樁體長度已達(dá)硬土層。由這些假設(shè)條件推導(dǎo)出的碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比 n 為： n=),()2/45(),(212muftgmufp 式中： u 地基土的泊松比；m 置換率；p 碎石樁碎石內(nèi)摩擦角。 ;21)1 ()21 (211),(22mumuuuumuf第

5、17頁/共36頁第十八頁，共37頁。4、Rowe 剪脹理論的改進公式 郭蔚東等應(yīng)用 Rowe 應(yīng)力剪脹理論，把碎石樁看成軸對稱的圓柱，提出以下公式： 如不考慮樁間土的剪脹性則上式變?yōu)椋?式中：kp、 ks分別為樁體和樁間土的被動土壓力系數(shù)；up、us分別為樁體和樁間土的泊松比。 11spspkkuunssppukukn22（3.2-4） (3.2-5) 第18頁/共36頁第十九頁，共37頁。第19頁/共36頁第二十頁，共37頁。puzprupukCakf)(0 pukCa (3.3-1) 式中：ru側(cè)向極限應(yīng)力；0z深度 z 處的初始總側(cè)向應(yīng)力；Cu樁周土不排水抗剪強度； a與計算方法有關(guān)的系

6、數(shù)。椐 Ranjan(1989)統(tǒng)計，對碎石樁一般為 35；a系數(shù)，表達(dá)式見（3.3-1）式中的推導(dǎo)過程；kp樁體材料的被動土壓力系數(shù)。 公式中akp取值，對碎石樁，國外取 15.825.0，國內(nèi)14.024.0。 2、被動土壓力法 這種方法的表達(dá)式為： fpu=(z+q)ks+Cuskkp (3.3-2) ks=tg2(45+s /2) (3.3-3) 式中：土的重度；z樁的臌脹深度；q樁間土荷載；ks樁間土的被動土壓力系數(shù)；kp樁體材料被動土壓力系數(shù)。 第20頁/共36頁第二十一頁，共37頁。3、Brauns 計算式 Brauns 計算式是以碎石樁為研究對象提出的，其原理及計算式也適用于其

7、它散體材料樁。Brauns 以為，在荷載作用下，樁體產(chǎn)生鼓脹變形，樁體的鼓脹變形使樁周土進入被動極限平衡狀態(tài)，樁周土極限平衡區(qū)見圖 3.3-1。在計算時，Brauns 作了以下三個假設(shè)： （1）樁的破壞段長度 h=2r0tgp (式中 r0為樁半徑，p = 45+p/2 )； （2）樁周土與樁體間摩擦力m=0，在極限平衡土體中，環(huán)向應(yīng)力0=0。 （3）不計地基土和樁體的自重。 由圖 3.3-1（b）列出 fn方向的力平衡方程式，可得到極限荷載作用下，樁周土上的極限應(yīng)力為： ) 12()2sin2(0tgptgCuqr 第21頁/共36頁第二十二頁，共37頁。 圖 3.3-1 fn為樁周土表面荷

8、載的作用面積; fR為滑動面面積；fm為樁周界面面積； fp為樁頂應(yīng)力； q 為樁間土面上的應(yīng)力； 為滑動面與水平面夾角 第22頁/共36頁第二十三頁，共37頁。根據(jù)樁體極限平衡可得到樁體極限承載力為： puprtgtgtgCqtgfpu220) 12()2sin2( (3.3-4) 滑動面與水平面的夾角可按下式用試算法求出： 2sin222ptgtgptgtgtgputgCq (3.3-5) 當(dāng) q=0 時，可簡化為： ppuputgtgtgCf2) 1(2sin2 (3.3-6) 夾角按下式用試算法求得： ) 1(212tgtgptg (3.3-7) 第23頁/共36頁第二十四頁，共37頁

9、。假定碎石樁的內(nèi)摩擦角op38，則642/45pp，代入式（3.3-7）得61，再將op38和=61代入式(3.3-6)得：fpu=20.8Cu ，這就是計算碎石樁承載力的 Brauns 理論簡化計算公式。 其它計算公式可參見表 3.3-1. 根據(jù)極限承載力就可由下式得出承載力標(biāo)準(zhǔn)值 pkf： Kffpkpu/ (3.3-8) 式中：K安全系數(shù)；根據(jù)表中序號 3、4 中的公式計算時取K=2.02.5； 根據(jù)表中序號 6 中的公式計算時取 K=2.53.0； 由表中序號 5、7 中的公式計算時取 K=1.21.4。 第24頁/共36頁第二十五頁，共37頁。表表 3.3-1 散體材料樁樁體極限承載

10、力計算公式散體材料樁樁體極限承載力計算公式 序號 方法 公式 說明 一般式：fpu=(zo+Cu)kp=Cukp 1 側(cè) 向 極限 應(yīng) 力法 簡化式：fpu=（1415） Cu 對碎石樁 akp取值：國外 15.825.0，國內(nèi)1424 2 被 動 土壓力法 fpu=(z+q)ks+Cuskkp ks=tg2(45+s/2) 一般式：ppuputgtgtgCf2) 1(2sin2 ) 1(212tgtgptg 2/45pp 3 Buauns計算法 簡化式：fpu=20.8Cu 對碎石樁取38，即得簡化式 一般式：fpu=Cu(InIr+1)kp Ir=G/CuG=E/2 （1+vs） 4 圓

11、筒 擴張 計 算法 簡化式：fpu=4kpCu fpu=16.8Cu 對軟粘土取 Ir=20，對碎石樁取38，即得兩個簡化式 第25頁/共36頁第二十六頁，共37頁。fpu=(qks+2Cusk)kp ks=tg2(45- p/2) 用于小沉降量（相當(dāng)于 25mm） 5 Wong H.Y.計算法 assuspukldkrdkCkqf/)4/31 (2322 用于大沉降量 （相當(dāng)于 100mm） 一般式：pupukCpf)4(00 6 HughesWithers 計 算式 簡化式：pupuupukCfCf6;2 .25 以uCp200對碎石樁取38，即得簡化式 一般式：pupukCzf)4( 7

12、 Bell計 算法 簡化式：upupupuCfkCf482 當(dāng) z=0 時， 對碎石樁取38，即得簡化式 表中部分符號：Ir樁間土的剪切模量（KPa） ；E樁間土的彈性模量（kPa） ；s樁間土泊松比；p0樁間土的初始有效壓力（kPa） ；0樁間土的初始孔隙壓力（kPa） ；d樁徑（m） ；l樁長（m） ；s樁間土的內(nèi)摩擦角。 第26頁/共36頁第二十七頁，共37頁。二、柔性樁樁體承載力 目前在實際工程中一般是根據(jù)下列兩種情況來確定柔性樁樁體的承載力： （1）根據(jù)樁身材料強度計算承載力； （2）根據(jù)樁周摩阻力和樁端端阻力計算承載力。取二者中較小者為樁的承載力。 （1） 按樁體材料強度計算： k

13、pcupkff, (3.3-9) 式中： pkf樁體承載力標(biāo)準(zhǔn)值；kpcuf,樁體材料的無側(cè)限抗壓強度平均值；強度折減系數(shù)，一般取 0.350.50。 單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值：ppkdkAfR 式中：dkR單樁豎向承載力標(biāo)準(zhǔn)值；pA樁的截面積。 第27頁/共36頁第二十八頁，共37頁。（2）按土的支持力計算： ppisipdkqAalquR (3.3-10) 式中： pu樁周長；siq第 i 層樁間土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)；il樁周第 i 層土的厚度；pq樁端土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值；a樁端天然地基土的承載力折減系數(shù)，對攪拌樁當(dāng)樁端土質(zhì)不良時，取a=0.40.6，基它情況取a=1。 三、剛性樁樁體承載力 樁體相對

14、剛度較大時，可看作剛性樁。復(fù)合地基中剛性樁多為摩擦樁，其承載力標(biāo)準(zhǔn)值表達(dá)式為： ppisipdkqAlquR (3.3-11) 式中：dkR剛性樁單樁承載力標(biāo)準(zhǔn)；其余符號同前。 第28頁/共36頁第二十九頁，共37頁。kskpkspfmmff,)1 (kskpkskspfnffnmf,)1(1 需nfffnnmfkpksksksp/:/)1(1 ,需第29頁/共36頁第三十頁，共37頁。kskpkspfmmff,)1 (。，；AA；R：NAAfARNfasdksksdkksp0 . 18 . 0/.,載力折減系數(shù)樁間土承樁間土面積基礎(chǔ)面積單樁承載力特征值基礎(chǔ)下樁數(shù)式中。，n，fnmfbksks

15、p14108 . 0:)1(1 .,一般取樁土應(yīng)力比一般取樁間土承載力折減系數(shù)式中第30頁/共36頁第三十一頁，共37頁。2、穩(wěn)定分析法、穩(wěn)定分析法 通常采用圓弧分析法（見圖 3.3-2） 。在分析計算時，假設(shè)圓弧滑動經(jīng)過加固區(qū)和未加固區(qū)；在滑動面上，設(shè)總滑動力矩為 Ms，總抗滑力矩為 Mr，則沿滑動面發(fā)生破壞的安全系數(shù)K 為：K=SRMM。取不同的滑動面進行計算，找出最小的安全系數(shù)值，那么通過穩(wěn)定分析法即可根據(jù)要求安全系數(shù)來計算地基承載力，也可按確定的荷載計算在荷載作用下的安全系數(shù)，從而判斷其穩(wěn)定性。在計算時，地基土的強度應(yīng)分區(qū)計算，加固土和未加固區(qū)采用不同的強度指標(biāo)，未加固區(qū)采用天然地基土

16、的強度指標(biāo)，加固區(qū)土體強度指標(biāo)可分別采用樁體和樁間土的強度指標(biāo)，也可采用復(fù)合土體的綜合強度指標(biāo)。 第31頁/共36頁第三十二頁，共37頁。3.4 復(fù)合地基變形復(fù)合地基變形 在各類計算復(fù)合地基變形的方法中， 通常把復(fù)合地基沉降量分為二部分： 復(fù)合地基加固區(qū)變形量和加固區(qū)下臥層變形量。 加固區(qū)下臥層的變形計算一般采用分層總和法， 加固區(qū)的變形計算主要有以下幾種： 一、復(fù)合模量法一、復(fù)合模量法 將復(fù)合地基加固區(qū)中樁體和樁間土視為一復(fù)合土體，采用復(fù)合壓縮模量來評價復(fù)合土體的壓縮性。 采用分層總和法計算加固區(qū)變形量，加固區(qū)土層變形量 S 表達(dá)式為： S=nipsiiEP1Hi (3.4-1) 式中：S加

17、固區(qū)土層變形量；Pi第 i 層復(fù)合土體上附加應(yīng)力增量；Epsi第 i 層復(fù)合地基的壓縮模量；Hi第 i 層復(fù)合土體的厚度；n復(fù)合土體分層總數(shù)。 第32頁/共36頁第三十三頁，共37頁。一般復(fù)合壓縮模量可按下式計算： Epsi =mEpi+(1-m)Esi (3.4-2) 或： Epsi =1+m（n -1）Esi (3.4-3) 式中：Epi、Esi分別為第 i 層樁體、樁間土的壓縮模量。 二二、應(yīng)應(yīng)力力修修正正法法（沉沉降降折折減減法法） 在復(fù)合地基中，由于樁體的模量比樁間土模量大，使作用在樁間土上的應(yīng)力小于作用在復(fù)合地基上的平均應(yīng)力。采用應(yīng)力修正法計算變形量時，根據(jù)樁間土分擔(dān)的荷載（忽略樁體的存在） ，用分層總和法計算加固區(qū)土層的變形量，其表達(dá)式： S=nisisiEP1Hi=snisiiEP1Hi=sS0 (3.4-4) 式中：Pi天然地基在荷載作用下第 i 層土上的附加應(yīng)力增量；Psi復(fù)合地基中第 i 層樁間土中的附加應(yīng)力增量；S0天然地基在荷載作用下相應(yīng)厚度內(nèi)的壓縮量