CFG樁復(fù)合地基荷載與變形關(guān)系

CFG樁復(fù)合地基荷載與變形關(guān)系研究xx前言：CFG樁作為一種高粘結(jié)強度樁在復(fù)合地基中發(fā)展迅速，它不僅應(yīng)用于工業(yè)建筑、民用建筑工程中，也應(yīng)用于橋梁、堤壩等市政工程中。近年來，隨著建筑工程規(guī)模的日益擴大，住宅小區(qū)、辦公樓等逐漸向高層化、復(fù)雜化方向發(fā)展，CFG樁復(fù)合地基作為一種新興的地基處理技術(shù)也逐漸由多層建筑向高層建筑擴展。CFG樁復(fù)合地基技術(shù)之所以能迅速發(fā)展，主要在于其良好的經(jīng)濟效益和社會效益。由于高層建筑對地基變形的要求比多層建筑嚴格，因此有必要對復(fù)合地基的作用機理及沉降變形理論做進一步的深入研究。本文結(jié)合具體的工程實例，在探討CFG樁復(fù)合地基作用機理及承載力和沉降影響因素的基礎(chǔ)上，依據(jù)單位元原理，建立考慮樁、土、墊層相互作用的復(fù)合地基簡化計算力學模型，直接利用Mindlin位移解推導(dǎo)了可以考慮樁、土、墊層相互作用的復(fù)合地基沉降計算理論公式。為CFG樁復(fù)合地基的在高層建筑種的推廣應(yīng)用，提供重要的理論和實踐依據(jù)。研究CFG樁復(fù)合地基意義CFG樁是水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘結(jié)強度樁，和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。CFG樁為高粘結(jié)強度樁，其形成的復(fù)合地基具有其他散體樁復(fù)合地基及中粘結(jié)強度樁復(fù)合地基所不具有的工程特性：承載力提高幅度大，可調(diào)性強；CFG樁的適用范圍廣，樁體具有排水作用。該技術(shù)具有施工速度快、工期短、質(zhì)量容易控制及工程造價低廉（工程造價一般為樁基的1/3-1/2，經(jīng)濟效益和社會效益非常顯著）等特點。現(xiàn)己在全國23個省、市被廣泛推廣應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計，該項技術(shù)己在1000多個工程中應(yīng)用。本文的主要內(nèi)容與方法通過上邊的分析可以看出，雖然國內(nèi)外許多學者對CFG樁復(fù)合地基進行了研究，但是對于其作用機理及承載力和沉降的影響因素分析還不夠深入，并且沒有結(jié)合本地區(qū)的現(xiàn)場試驗進行探討，相同工程在不同地區(qū)難免會存在差異。所以有必要對CFG樁復(fù)合地基理論結(jié)合工程實例進行進一步的討論。目前復(fù)合地基沉降實用計算方法仍然以分層總和法為基礎(chǔ)，只是在計算地基中附加應(yīng)力時所采用的具體方法不同。分層總和法以均質(zhì)彈性半空間的應(yīng)力來計算非均質(zhì)地基的變形的做法，理論上顯然不協(xié)調(diào)，所引起的計算誤差也沒有得到理論和實踐的充分驗證。因此，有必要再進一步探討其他的計算模式。主要研究內(nèi)容(1)總結(jié)分析CFG樁復(fù)合地基理論及設(shè)計計算方法，探討復(fù)合地基承載力及沉降的影響因素，重點對褥墊層效應(yīng)進行研究。(2)分析復(fù)合地基沉降計算模式，并針對各種具體模式指出其在實際應(yīng)用上存在的問題；并就CFG樁復(fù)合地基具體工程特點對其沉降計算方法進行了詳細討論；(3)依據(jù)單位元原理，在已知樁土荷載分擔和假定樁側(cè)摩阻力分布形式的情況下，直接利用Mindlin位移解推導(dǎo)了可以考慮樁、土、墊層相互作用的復(fù)合地基沉降計算理論公式。解決的關(guān)鍵問題(1)褥墊層效應(yīng)的研究，探討褥墊層對復(fù)合地基承載力、樁土應(yīng)力比及沉降的影響。(2)依據(jù)單位元原理，在已知樁土荷載分擔和假定樁側(cè)摩阻力分布形式的情況下，直接利用Mindlin位移解推導(dǎo)了可以考慮樁、土、墊層相互作用的復(fù)合地基沉降計算理論公式。(3)結(jié)合具體的工程實例對其作用機理及沉降計算公式進行進一步的探討和驗證?？茖W意義和應(yīng)用前景CFG樁復(fù)合地基理論還不成熟，落后于實際，其承載力和沉降計算理論正在發(fā)展之中。相比之下，沉降計算遠不如承載力研究得更深入、成熟。大量的工程實踐證明，至今人們對復(fù)合地基在受荷沉降過程中樁土體系工作性狀認識不夠深入，致使在進行沉降計算時只能進行粗略的保守的經(jīng)驗式估算，這就直接導(dǎo)致了在進行復(fù)合地基設(shè)計上地基沉降計算理論值與實際值有較大的誤差。對實際工程建設(shè)而言，這樣必然造成大量的工程隱患或很大不必要的資金浪費。而目前有關(guān)的各類實用沉降計算方法都沒有很好地解決這一問題，因此，有必要進一步研究具有實用性并易于大范圍推廣使用的CFG復(fù)合地基沉降計算新方法。研究和完善其沉降計算理論能有力地促進這種技術(shù)在實際工程中應(yīng)用。隨著國民經(jīng)濟的不斷增長，建筑、鐵路交通、水利水電、橋涵等工程項目的迅速發(fā)展，CFG樁復(fù)合地基必將呈現(xiàn)更廣闊的應(yīng)用前景。本章小結(jié)本章首先介紹了本課題的研究背景，其次，詳細論述了CFG樁復(fù)合地基的研究意義及工程特征，最后論述了本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，本文主要研究內(nèi)容及主要成果。第二章CFG樁復(fù)合地基理論探討樁體應(yīng)力應(yīng)變特性將CFG樁樁體材料制成三軸試驗的圓柱體試件，在靜三軸儀中做不同圍壓下的三軸壓縮試驗可得CFG樁樁體應(yīng)力應(yīng)變曲線。從樁體應(yīng)力應(yīng)變曲線可以看出，不同圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變曲線基本重合，破壞前基本為一直線，說明圍壓對樁體強度和樁體模量影響不大;而將碎石樁和石灰樁試樣在靜三軸儀中做不同圍壓下的三軸壓縮試驗，可得到碎石樁樁體應(yīng)力應(yīng)變曲線、和石灰樁樁體應(yīng)力應(yīng)變曲線，由曲線可以看出在不同圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變曲線相差很大，破壞前曲線形狀基本為曲線，說明圍壓對樁體強度和樁體模量影響很大，這說明CFG樁樁體與碎石樁、石灰樁等散體材料樁樁體的應(yīng)力應(yīng)變特性明顯不同。垂直荷載作用下CFG樁復(fù)合地基的性狀：CFG樁、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合地基，在垂直荷載作用下，樁和樁間土都要發(fā)生變形。雖然樁的模量遠比土的模量大，樁比土的變形小，但是由于在基礎(chǔ)下面設(shè)置了褥墊層，樁可以向上刺入，伴隨這一變化過程，墊層材料不斷調(diào)整補充到樁間土上，以保證在任一荷載下樁和樁間土始終參與工作。CFG樁復(fù)合地基由于設(shè)置了褥墊層，在一定荷載作用下，隨著時間的變化，樁間土表面的變形不斷增加，單樁和土的荷載分擔均為一常值(如圖2-2CFG樁復(fù)合地基樁、土受力時程曲線示意圖)，它不隨時間變化而變化。CF盜G山樁復(fù)難合地原基隨每著荷當載的達增加勸，樁殺承擔女的荷萬載占膀總荷六載的衛(wèi)百分孔比逐賤漸增錫加，瘡?fù)脸兴緭募s荷載轟占總醬荷載雷的百罩分比嚴逐漸粱減小思，剛除性基從礎(chǔ)下別的C沫FG逗樁復(fù)甩合地度基在幻玉荷載騰一定獅時，音隨樁呼長增脈加而皂增大體(表奪2-淺1C膨FG支樁復(fù)磁合地甘基樁嗚土荷鄙載分頃擔比糧)；傳隨樁優(yōu)距減宵小(窗置換軌率m暑增大購)而旺增大朗；土株的強子度越慕低，秧越大襯;褥渡墊層濟越薄霉，越舟大;器剛性岸基礎(chǔ)任下的晌CF慢G樁代群樁隱復(fù)合牽地基濱，樁紅所處懶的位波置不際同，雜受力譽的大勝小也紹不同端，一搖般是墳角樁謊受力犁最大休，邊巾中樁裙次之球，中吳心樁墳最小雅。C絡(luò)FG宅樁復(fù)腫合地邊基在叼剛性煤基礎(chǔ)藏下樁竟間土嬌的應(yīng)搶力分埋布為兄：在弱基礎(chǔ)腹邊緣仰應(yīng)力佳較大我，在閑基礎(chǔ)謠中間夕部分寫比較繳小。垂直甚荷載屑作用汪下C命FG右樁復(fù)貼合地限基的辨變形緊特性在通喘常荷忍載作廉用下拆，由須于樁服體的互模量挨很大混，軸晝向力爹引起名樁的堵壓縮旗變形陪很小豪，可敏以忽著略不火計，封這樣謙樁任膜一斷包面處使的位鳥移可閘認為易與樁懸頂?shù)臄匚灰婆嗟葴?，在膚此基救礎(chǔ)上臂建立息CF陶G樁常復(fù)合香地基爸變形攪模式傘(如零圖2嫩-3僚CF吐G樁算復(fù)合果地基島變形旋示意兆圖)遍。工程牛實踐識中，六群樁允復(fù)合播地基忠靜載鳳試驗圖表明江，剛蛛性基梨礎(chǔ)下輪不同駱位置染樁的勻沉降影變形田基本濟相等孤，同杰樣，預(yù)單樁乒復(fù)合披地基償樁的斧受力掃和沉蘇降與助自由澇單樁劉的靜聯(lián)載試叢驗結(jié)誰果也賴相當練接近矮，而扮同一搶荷載暑，9貼樁復(fù)逗合地騾基樁童的沉市降最竟大，拔四樁放復(fù)合纖地基舅次之宵。究覽其再原因曠，槍復(fù)合撫地基罪中樁潮的變茅形之驗所以脾比自臣由單鋒樁的鏟變形億大，藝除了健復(fù)合理地基梳群樁它效應(yīng)舟，其著他樁榆的樁蓋荷載漂對該滲樁的餡影響披外，芬由于澡褥墊打?qū)拥暮性O(shè)置太而始味終存燥在的躍土對烤樁的嫂負摩直擦作浪用導(dǎo)屋致樁蔽沉降鋸加大恰，也慰是一易個重葡要原杏因。懲顯然舊，復(fù)矛合地脊基中輛樁數(shù)鳥越少假，這需些作峰用的魚影響妖越小速，單蝦樁復(fù)姨合地清基沒虜有其秘它樁市荷載匯應(yīng)力標疊加得的影局響，迫負摩援擦對輪樁的仆作用架是主吧要的搬。另坡外，堤在群桂樁復(fù)潮合地俘基中逃，隨豈著荷酬載的姓增加專，樁管間土逢分擔本的荷頭載增但加，語樁間淹土應(yīng)交力在瓣不同負深度洞產(chǎn)生蠅的附雹加應(yīng)我力，使樁嘩周圍伐正應(yīng)剃力有瓜較大顆的增濱加，翠樁側(cè)傅阻力送相應(yīng)憲增大象。樁罩間土基應(yīng)力唐產(chǎn)生港的附卵加應(yīng)來力，樣也使江樁端洪處垂蠟直應(yīng)萄力增餅大，搏樁的旺端阻獵作用昆加強不，在原超過菊某一伯荷載梅后，億盡管仙樁存聽在負慎摩擦容作用錦，使禮樁的心承載固能力奴有所汗減小殼，并薪且加嶺大了康變形飽，但手總體差效應(yīng)竿使得籠曲線處呈加廚工硬毒化型廈(如畜圖2能-7望C設(shè)FG墾樁復(fù)榜合地花基樁曾的曲閑線與少單樁睡試驗曉的比飾較)魄，隨造著荷昌載增咽加變協(xié)形加負大，程但沒胞有急良劇增鑼大變燥形的瓣趨勢箭，直贏到超節(jié)過自防由單冠樁極黨限承坊載力消，樁咸還可伶以承瞧受較嚇大的摘荷載胖增量撓。復(fù)簽合地賢基中滴樁曲漆線的怎這一達特性虧，在議復(fù)合摧地基至承載醫(yī)力計糊算時筆應(yīng)考徐慮。邊載紫對C姿FG拌樁復(fù)速合地票基承編載特付性的調(diào)影響邊載垂作用末使得膏CF駱G樁移復(fù)合趕地基蓄承載柴力有械較大膨提高產(chǎn)，同輕一荷捷載作倒用下裝，有堤邊載挑條件腎下的員沉降福量低貝于無狐邊載輕條件諒下的銀沉降佛量如舌圖2惰-8圾有邊參載和默無邊錦載條徹件下嬸的曲直線對逼比)遷，究訓其原宿因是闊，邊新載的督作用恩抑制炕了基給礎(chǔ)外河側(cè)土償體向踩上隆熄起，時導(dǎo)致哲同一殘深度昏處的喬變形輝趨于鏡均勻慮化。圖2膀-8登有鴿邊載且和無診邊載小條件軌下的堪曲線帶對比褥墊寄層作賭用分鍛析褥墊望層技輸術(shù)是紋CF玻G樁份復(fù)合梳地基母的核枕心技晴術(shù)，絮復(fù)合療地基芒的許俱多特綠性都尋與褥糠墊層呼有關(guān)溪。C等FG貧樁復(fù)稼合地美基與謊水泥受土樁覆復(fù)合福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