旁側(cè)荷載對(duì)復(fù)合地基性狀的影響

1、旁側(cè)荷載對(duì)復(fù)合地基性狀的影響半剛性與剛性樁不僅可作為低、多層建造物下脆弱不良地基的處理,而且在高層、超高層以及重型建造物中也有著較為廣泛的應(yīng)用,許多狀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(fù)合地基,進(jìn)一步提高地基的承載能力,用以擔(dān)當(dāng)上部結(jié)構(gòu)的巨大荷載。因?yàn)楦邔雍统邔咏ㄔ旎A(chǔ)埋深一般不小于5m,有的甚至超過(guò)20m,當(dāng)基礎(chǔ)埋深較大時(shí),復(fù)合地基所受的旁側(cè)荷載(簡(jiǎn)稱旁載)很大。旁載對(duì)復(fù)合地基工作性狀有何影響,樁土受力特點(diǎn)如何,實(shí)際工程中應(yīng)如何考慮旁載效應(yīng),則鮮為報(bào)道1-7。本文以CFG樁復(fù)合地基為例,利用FLAC-3D建立了復(fù)合地基3維數(shù)值分析模型1,通過(guò)對(duì)照有無(wú)旁載條件下復(fù)合地基的變

2、形特性、承載能力、樁土應(yīng)力比和樁土荷載分擔(dān)比等,研究旁載對(duì)半剛性或剛性樁復(fù)合地基工作性狀的影響。 1 模型的建立 如圖1、圖2所示,設(shè)基礎(chǔ)埋深為d,基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)土層的加權(quán)平均重度為0,則旁載q=0d。 建模時(shí)按d=6m,q=120kPa,基底壓力按P=300kPa。其余參數(shù)為:樁長(zhǎng)L=64m,樁徑d=04m,墊層厚度h=150mm,承臺(tái)厚度b=300mm,樁數(shù)77,樁距為125m,由對(duì)稱性取1/4舉行模擬。模型加固區(qū)總面積3125m3125m,水平方向計(jì)算區(qū)域625m625m,豎直方向自樁頂起取至2倍樁長(zhǎng)深度。邊界條件為底面固定,限制4個(gè)側(cè)面的水平向位移,只將頂面設(shè)為自由面。幾何模型及其網(wǎng)格

3、劃分如圖3所示。模型中各種材料的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)取值見(jiàn)表1。 2 旁載對(duì)復(fù)合地基變形與承載力的影響 圖46為基礎(chǔ)底面下復(fù)合地基中不同深度處有無(wú)旁載條件下的沉降對(duì)照。從中可看出:在基礎(chǔ)底面下,有旁載條件下的沉降量比無(wú)旁載時(shí)要小,而在基礎(chǔ)邊緣以外的沉降量比無(wú)旁載時(shí)要大。說(shuō)明旁載會(huì)在一定程度上起到抑制基礎(chǔ)外側(cè)土體向上隆起的作用,減小其側(cè)向變形,從而導(dǎo)致同一深度處的豎向變形趨于勻稱化。 圖79分離為樁間土、CFG樁樁頂和復(fù)合地基的p-s曲線?？梢?jiàn),在荷載水平較低(本次模擬最大一級(jí)荷載p=300kPa)的狀況下,有無(wú)旁載條件下的樁間土、CFG樁樁頂和復(fù)合地基的p-s曲線差別較小。當(dāng)荷載p150kPa時(shí)

4、(基本上與旁載q=120kPa相當(dāng)),旁載對(duì)復(fù)合地基性狀基本無(wú)影響。當(dāng)荷載p150kPa(即荷載超過(guò)旁載)后,隨著荷載的增強(qiáng),樁間土、CFG樁和復(fù)合地基的承載力比無(wú)旁載時(shí)漸漸增大。 3 樁土應(yīng)力比與樁土荷載分擔(dān)比 由圖10可見(jiàn),在有無(wú)旁載條件下,樁土應(yīng)力比均隨荷載的增強(qiáng)而增強(qiáng),且隨著荷載的加大,增速減緩,呈漸趨穩(wěn)定之態(tài)勢(shì)。在相同荷載水平下,有旁載條件下的樁土應(yīng)力比,比無(wú)旁載條件下小得多。反映到荷載分擔(dān)比上(圖11)就是有無(wú)旁載條件下,樁荷載分擔(dān)比隨荷載增強(qiáng)而增強(qiáng),而土的荷載分擔(dān)比則相應(yīng)減小。值得留意的是,有旁載條件下樁土的荷載分擔(dān)比顯然不同于無(wú)旁載條件下的值,同一荷載水平時(shí),有旁載條件下樁的荷

5、載分擔(dān)比顯然低于無(wú)旁載時(shí)的。這一現(xiàn)象可由樁土模量比的變化來(lái)解釋。旁載效應(yīng)提高了樁間土的承載力及變形模量,而對(duì)樁則幾乎無(wú)影響,導(dǎo)致樁土模量比低于無(wú)旁載時(shí),使得樁身應(yīng)力集中的水平有所下降,樁的荷載分擔(dān)比降低。這一現(xiàn)象表明,有旁載條件下,樁承載力的發(fā)揮要滯后于無(wú)旁載時(shí),樁需要在更高的總荷載下才干發(fā)揮其承載力,其樁體作用的平安系數(shù)較無(wú)旁載時(shí)有所提高。不難看出,旁載效應(yīng)主要是通過(guò)提高樁間土的承載力來(lái)提高復(fù)合地基的承載力。 4 結(jié)語(yǔ) 現(xiàn)行建造地基處理技術(shù)規(guī)范8JGJ79-2022中3.0.4條規(guī)定:對(duì)復(fù)合地基承載力特征值舉行修正時(shí),基礎(chǔ)寬度的地基承載力修正系數(shù)應(yīng)取為零,即不作寬度修正;基礎(chǔ)埋深的地基承載力修正系數(shù)應(yīng)取為1.0。規(guī)范JGJ79-2022中對(duì)加固前自然地基的種類與性質(zhì)不加區(qū)別,統(tǒng)一采用上述規(guī)定可能會(huì)低估復(fù)合地基的承載能力,特殊是當(dāng)自然地基強(qiáng)度較高,建造地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范9GB50007-2022中的自然地基承載力深度修正系數(shù)較大時(shí),可能會(huì)嚴(yán)峻低估復(fù)合地基的承載能力,造成不須要的奢侈?，F(xiàn)有的復(fù)合地基載荷實(shí)驗(yàn)資料多是在無(wú)旁側(cè)荷載條件下測(cè)