种带帽桩复合地基的沉降计算方法
本发明为一种带帽桩复合地基的沉降计算方法,包括第一步、根据填土高度确定沉降计算深度,将沉降计算深度范围内的土层分为多层;获得土层泊松比和各个土层压缩模量;第二步、计算复合桩体压缩模量;第三步、计算面积置换率;第四步、根据土层压缩模量、复合桩体压缩模量以及面积置换率得到各个土层的复合地基压缩模量;第五步、计算由上部荷载引起的各个土层的附加应力增量;第六步、计算加固区的沉降和下卧层的沉降;最后将加固区的沉降和下卧层的的沉降求和得到带帽桩复合地基的总沉降。本发明提出了复合桩体的概念,首先计算了复合桩体压缩模量,再利用复合桩体压缩模量计算各个土层的复合地基压缩模量,提高了沉降计算结果的准确性。
技术亮点
复合地基方法是主要针对无帽桩加固区的沉降计算方法,加固区通常是一种或几种增强体与土体共存,在计算中将加固区按土层分布等效为若干个复合土层,每个复合土层采用复合模量计算该层的沉降。加固区复合模量由增强体和土层的压缩模量按照面积置换率计算得到,附加应力由加固区顶面的荷载计算。总体上来看,加固区的总沉降量不大,特别是在深厚软土区域,所占总沉降量的比重较低,该计算方法的误差影响较小。复合模量法应用的前提是假定加固区增强体和土体发生等量变形,柔性桩和散体材料桩近似符合这个假定。对于刚性桩复合地基,由于刚性桩体存在上、下刺入的情况,等量变形这个假定不能严格满足。
带帽桩复合地基在国外绝大多数将其归入桩承堤的范畴,桩帽即是桩承堤中的托板,对于这种带有桩帽(或托板)的复合地基沉降计算主要采用弹性地基模型,将加筋垫层视为薄板,通过求解薄板的变形来计算整个复合地基的沉降。当垫层压缩变形量小,且在施工期已基本完成时,可忽略不计,其实质是求解桩间土体的变形。带帽桩复合地基在国内多用于桩网复合地基,对于这种带有桩帽(或托板)的复合地基沉降计算,目前尚没有明确的计算方法,但在国内现行规范中均有部分内容涉及计算的原则。例如,在《建筑地基基础设计规范》(中国建筑工业出版社.建筑地基基础设计规范:GB50007‑2011[S].北京:2011)中建议采用配合经验系数的分层总和法计算地基沉降量,地基中的应力采用土体各向同性假定下计算得到的附加应力,计算深度范围内土层的压缩模量取加权平均模量。在《复合地基技术规范》(中国建筑工业出版社.复合地基技术规范:GB/T 50783‑2012[S].北京:2012)中建议当增强体为散体材料桩和柔性桩时,采用分层法计算沉降;当增强体为刚性桩体时,根据桩顶沉降量计算。在《建筑桩基技术规范》(中国建筑工业出版社.建筑桩基技术规范:JG/J 94‑2008[S].北京:2008)中建议根据桩基不同形式和桩中心距情况采用不同的沉降计算模式。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明提出了复合桩体的概念,提出了基于复合桩体概念的带帽桩复合地基沉降计算模型;首先计算了复合桩体压缩模量,再利用复合桩体压缩模量计算各个土层的复合地基压缩模量,使得复合地基压缩模量的结果更接近于真实情况,提高了沉降计算结果的准确性,同时补充和完善了现有带帽桩复合地基沉降计算理论和方法。
2、在计算复合桩体压缩模量时,采用了基于现场静载荷试验或有限元模拟的方法,同时考虑了桩长、桩径、桩帽尺寸和土层分布等多种不定因素的影响,综合体现了复合桩体抵抗变形的能力。与现有方法相比,一方面使计算参数数量大为减少,另一方面使计算参数取值定量化,从而简化了整个计算过程,实用性强。
3、与现有计算方法相比,该方法计算结果更接近工程实测数据,可靠性高。
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