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1、第第 12 12 章章 地基處理地基處理12.2 12.2 復(fù)合地基理論復(fù)合地基理論復(fù)合地基復(fù)合地基Composite Foundation一詞一詞,國(guó)外最早見于國(guó)外最早見于1962年。年。復(fù)合地基的概念已成為很多地基處理方法的理論分析及公式建立的基礎(chǔ)和根據(jù)。它已廣泛地運(yùn)用于如碎石樁、砂樁、水泥土攪拌樁、旋噴樁和石灰樁等加固地基的理論分析中。初期 后來 主要指天然地基中設(shè)置碎石樁而形成的碎石樁復(fù)合地基 深層攪拌法和高壓噴射注漿法的應(yīng)用,人們開始重視水泥土樁復(fù)合地基的研究 第第 12 12 章章 地基處理地基處理?復(fù)合地基定義的爭(zhēng)論 復(fù)合地基是指兩種剛度或模量不同的材料樁體和復(fù)合地基是指兩種剛度
2、或模量不同的材料樁體和樁間土所組成,在相對(duì)剛性基礎(chǔ)上兩者共同分擔(dān)上部荷樁間土所組成,在相對(duì)剛性基礎(chǔ)上兩者共同分擔(dān)上部荷載并協(xié)調(diào)變形包括剪切變形的地基。載并協(xié)調(diào)變形包括剪切變形的地基。砂石樁復(fù)合地基或水泥土樁復(fù)合地基根據(jù)樁體的剛度樁體與基礎(chǔ)不相連與樁體剛度無關(guān)樁和樁間土共同承擔(dān)荷載根據(jù)其工作狀態(tài)第第 12 12 章章 地基處理地基處理復(fù)合地基計(jì)算簡(jiǎn)圖第第 12 12 章章 地基處理地基處理我國(guó)復(fù)合地基技術(shù)發(fā)展: 1990年 河北承德,由中國(guó)建筑學(xué)會(huì)地基基礎(chǔ)專業(yè)委員會(huì)黃熙齡院士主持召開了我國(guó)第一次以復(fù)合地基為專題的學(xué)術(shù)討論會(huì)。應(yīng)用領(lǐng)域 高等級(jí)公路房屋建筑鐵路堆場(chǎng)機(jī)場(chǎng)堤壩第第 12 12 章章 地基
3、處理地基處理工業(yè)廠房地基第第 12 章章 地基處理地基處理第第 12 12 章章 地基處理地基處理房屋建筑粉噴樁復(fù)合地基第第 12 章章 地基處理地基處理水下的碎石樁復(fù)合地基第第 12 章章 地基處理地基處理2 2 復(fù)合地基的分類與形成條件復(fù)合地基的分類與形成條件(1根據(jù)地基中增強(qiáng)體的方向可分為水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基和豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基。均質(zhì)人工地基雙層地基水平向增強(qiáng)復(fù)合地基豎直向增強(qiáng)復(fù)合地基第第 12 章章 地基處理地基處理(2根據(jù)復(fù)合地基工作機(jī)理可作下述分類;水平向增強(qiáng)體復(fù)合地基剛性樁復(fù)合地基半剛性樁復(fù)合地基柔性樁復(fù)合地基粘結(jié)材料樁復(fù)合地基散體材料樁復(fù)合地基豎向增強(qiáng)體復(fù)合地基復(fù)合地基復(fù)合地基
4、常用的形式水平向增強(qiáng)復(fù)合地基豎直向增強(qiáng)復(fù)合地基斜向增強(qiáng)復(fù)合地基長(zhǎng)短樁復(fù)合地基第第 12 章章 地基處理地基處理地基復(fù)合地基樁基 的區(qū)別天然地基復(fù)合地基樁基礎(chǔ)第第 12 章章 地基處理地基處理第第 12 12 章章 地基處理地基處理復(fù)合地基中不存在類似樁基中的群樁效應(yīng)。復(fù)合地基猶似鋼筋混凝土,其中地基中的樁體有如混凝土中的鋼筋。它的實(shí)質(zhì)就是考慮樁、土的共同作用,這無疑較之僅僅認(rèn)為荷載由樁體來承擔(dān)要經(jīng)濟(jì)和合理。形成條件形成條件 第第 12 12 章章 地基處理地基處理3 3 復(fù)合地基作用機(jī)理和破壞模式復(fù)合地基作用機(jī)理和破壞模式3.1 3.1 作用機(jī)理作用機(jī)理 樁體作用 墊層作用加速固結(jié)作用擠密作用
5、加筋作用 第第 12 12 章章 地基處理地基處理3.2 3.2 破壞模式破壞模式 1對(duì)于不同的樁型,有不同的破壞模式。2對(duì)于同一樁型,當(dāng)其樁身強(qiáng)度不同時(shí),也會(huì)有不同的破壞模式。3對(duì)于同一樁型,當(dāng)土層條件不同時(shí),也將發(fā)生不同的破壞模式。第第 12 12 章章 地基處理地基處理第第 12 12 章章 地基處理地基處理非均質(zhì)粘性土中碎石樁破壞機(jī)理第第 12 12 章章 地基處理地基處理水泥土樁體與樁間水泥土樁體與樁間土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系復(fù)合地基的二次屈服現(xiàn)象復(fù)合地基的二次屈服現(xiàn)象第第 12 12 章章 地基處理地基處理4.1樁體復(fù)合地基承載力計(jì)算模式 樁、土承載力進(jìn)行疊加 sfpfcfpm
6、KmpKp)1 (2211樁樁土土 pcf樁極限承載力kPa) psf天然地基限承載力kPa)K1復(fù)合地基中樁實(shí)際極限承載力與單樁極限承載力不同的修正系數(shù) K2 樁間土與天然地基承載力不同的修正系數(shù) 1 反映樁的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù) 1 反映樁間土的極限承載力發(fā)揮程度的系數(shù) m復(fù)合地基置換率 第第 12 12 章章 地基處理地基處理sfpfcfpmmpp)1 ( 復(fù)合地基容許承載力:Kppcfcc安全系數(shù) 采用承載力特征值表示,可寫為:skpafspfmARmf)1 (,樁間土發(fā)揮程度 若能有效確定復(fù)合地基中樁的實(shí)際極限承載力,且破壞模式為樁先破壞,則上式可寫為: 第第 12 12 章章
7、地基處理地基處理4.2 4.2 樁體極限承載力計(jì)算樁體極限承載力計(jì)算 1、粘結(jié)材料樁極限承載力計(jì)算(1根據(jù)樁身材料強(qiáng)度計(jì)算 qpf樁體極限抗壓強(qiáng)度 (2根據(jù)樁側(cè)摩阻力和樁端阻力計(jì)算 ppiapfARALfSp/ )(二者中取小值為單樁極限承載力 第第 12 12 章章 地基處理地基處理2、散體材料樁極限承載力計(jì)算 樁周土可能發(fā)揮的對(duì)樁體的側(cè)限能力對(duì)散體材料樁復(fù)合地基極限承載力起關(guān)鍵作用。 prupfKp樁側(cè)土提供的側(cè)向極限應(yīng)力 樁體材料的被動(dòng)土壓力系數(shù) 側(cè)向極限應(yīng)力的計(jì)算方法: Brauns1978計(jì)算式 圓孔擴(kuò)張理論計(jì)算式 Wong.H.Y.(1975計(jì)算式 Hughes和Withers19
8、74計(jì)算式 被動(dòng)土壓力法 第第 12 12 章章 地基處理地基處理4.3 樁間土極限承載力計(jì)算 1、樁間土極限承載力影響因素 (1成樁時(shí)的擠密作用 (2振動(dòng)、擾動(dòng)引起的孔壓升高,土體強(qiáng)度下降,而后的觸變恢復(fù)。 (3樁體材料對(duì)樁間土的影響。(吸水、放熱、離子交換等) (4樁體透水時(shí)的排水固結(jié)作用。 以上因素大多是使樁間土極限承載力高于天然地基承載力 第第 12 12 章章 地基處理地基處理 2、樁間土極限承載力計(jì)算方法 通常樁間土極限承載力取相應(yīng)的天然地基極限承載力值。除載荷試驗(yàn)或查規(guī)范外,常用Skempton極限承載力公式計(jì)算: DLDLBNCpcusf)2 . 01)(2 . 01 (Nc承
9、載力系數(shù),當(dāng)=0時(shí),取5.14 4.3 復(fù)合地基加固區(qū)下臥層承載力驗(yàn)算 Rppcz0第第 12 12 章章 地基處理地基處理4.4 下臥層地基強(qiáng)度驗(yàn)算fAAAfqAGAffssSsp11f GSAsqsfA1Af式中假想實(shí)體基礎(chǔ)底面壓力(kPa);基礎(chǔ)底面積(m2);假想實(shí)體基礎(chǔ)的自重(kN);假想實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)表面積(m2);假想實(shí)體基礎(chǔ)側(cè)表面平均摩阻力(kPa);假想實(shí)體基礎(chǔ)邊緣地基土的容許承載力(kPa);假想實(shí)體基礎(chǔ)底面積(m2);假想實(shí)體基礎(chǔ)底面經(jīng)修正后的地基容許承載力(kPa)。第第 12 12 章章 地基處理地基處理5 5 復(fù)合地基沉降計(jì)算復(fù)合地基沉降計(jì)算 5.1 復(fù)合地基沉降計(jì)算
10、21sss加固區(qū)壓縮量 下臥層壓縮量 1、加固區(qū)壓縮量計(jì)算方法 (1復(fù)合模量法Ecs法) sspscsEmmEE)1 ( (2應(yīng)力修正法Es法)pnmppss) 1(1 (3樁身壓縮量法Ep法)pnmnpppp) 1(1第第 12 12 章章 地基處理地基處理5 5 復(fù)合地基沉降計(jì)算復(fù)合地基沉降計(jì)算 面積置換率a、面積置換率:在復(fù)合地基中,樁體的橫截面積與該樁體所承擔(dān)的復(fù)合地基面積之比成為復(fù)合地基面積置換率b、對(duì)正方形布樁對(duì)三角形布樁224Ddm2232Ddm第第 12 12 章章 地基處理地基處理5 5 復(fù)合地基沉降計(jì)算復(fù)合地基沉降計(jì)算 樁土應(yīng)力比樁土應(yīng)力比n n) a a、樁土應(yīng)力比:復(fù)合
11、地基中樁體的豎向平均應(yīng)力、樁土應(yīng)力比:復(fù)合地基中樁體的豎向平均應(yīng)力與樁間土的豎向平均應(yīng)力之比與樁間土的豎向平均應(yīng)力之比 b b、樁土應(yīng)力比的計(jì)算公式、樁土應(yīng)力比的計(jì)算公式 (1 1模量比公式剛性基礎(chǔ)下)模量比公式剛性基礎(chǔ)下) (2 2BaumannBaumann公式散體樁)公式散體樁) SpspEEn/pssppkkrREkEn00ln2第第 12 12 章章 地基處理地基處理 2、下臥層壓縮量計(jì)算方法(1應(yīng)力擴(kuò)散法 (2等效實(shí)體法bb加固區(qū)下臥層加固區(qū)下臥層下臥層上附加應(yīng)力計(jì)算(a)(b)(a)應(yīng)力擴(kuò)散法 (b)等效實(shí)體法第第 12 12 章章 地基處理地基處理(1應(yīng)力擴(kuò)散法獨(dú)立基礎(chǔ),作用在下臥層上的附
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