cfg土桩复合地基设计及应用研究

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1、CFG土桩复合地基设计及应用研究摘要：本文围绕CFG土桩复合地基，对褥垫层的加固作用、复合地基的受力特性及长短桩复合地基设计及应用做了论述和分析。关键词：CFG土桩；复合地基；设计应用Abstract:ThispaperfocusesontheCFGpilecompositefoundationcushionreinforcementcompositefoundationbytheforcecharacteristicsandshort-pilecompositefoundationdesignandapplicationdiscussed.Keywords:

2、CFGsoilpile;compositefoundation;designapplications中图分类号:[TU973+.35]文章标识码:A文章编号:一、褥垫层的加固作用调整桩和桩间土的荷载分担比(1)调整桩和桩间土垂直荷载分担比桩、土应力比；桩、土荷载分担比；面积置换率用桩土应力比表示的任一荷载时的力平衡方程为：7CFG桩复合地基中桩土应力比多数在10～40之间变化，在较软的土中有的可达100左右，桩承担的荷载占总荷载的百分比一般在40%~70%。需要特别注意的是，对碎石桩，一般在2～4之间变化，如通过增加桩长来提高桩土应力比是很困难的[1]。但CF

3、G就不同了，它具有刚性桩的受力传递特征，因此CFG桩复合地基桩土应力比亦具有很大的可调性，当桩的其他参数(桩径、桩距等)不变时，减小桩长可减小单桩承载力，桩土应力比亦降低；同样，增加桩长可使桩土应力比提高。当其他参数(桩长、桩径、桩距等)相同时，增加褥垫层厚度可以使桩土应力比减小，减小褥垫层厚度可以使桩土应力比增大，褥垫层厚度越大，桩土所承担的荷载越趋均匀，桩土应力比越接近于1。(2)调整桩和桩间土水平荷载分担CFG桩主要是用来传递垂直荷载的，CFG桩能否承担水平荷载，在水平荷载作用下会不会发生桩身断裂，会不会影响建筑物的正常使用，这经常是设计人员所关心的一个

4、重要问题。下图1是桩土剪应力示意图。图1桩土剪应力示意图图2不同褥垫层厚度H时的Q～UP曲线注：荷载板均为0.525mX0.525m.7复合地基水平载荷试验资料表明，褥垫层厚度越大，桩顶水平位移越小，即桩顶所承受的水平荷载越小[2]。大量的工程实践和室内外的试验结果表明，只要褥垫层厚度不小于10cm，桩体就不会发生水平折断，桩在复合地基的应就不会失去工作能力。减小桩顶对基础底面应力集中当褥垫层厚度H=0时，CFG桩对基础的应力集中和钢筋混凝土桩对承台或桩上基础的应力集中现象类似，需要考虑桩对基础的冲切破坏。但当H≠0并大到一定程度时，基底压力即为天然地基的分布

5、压力。一般情况下，桩顶对应的基础底面测得的反力为σRP，与桩间土对应的基础底面测得的反力σRS之比用β表示，β值与褥垫层的关系：当褥垫层>10cm时，桩对基础底面的应力集中现象已显著减弱；当H值等于30cm时，β值已经很小。二、复合地基设计思想用于承受垂直荷载时，CFG桩复合地基通过褥垫层把桩和基础隔开，更好地发挥了桩间土的承载力。由于桩的置换率较少，设计时首先是将土的承载能力充分利用，不足的部分由CFG桩来承担，总的荷载扣除桩间土承担的荷载，就是CFG桩应承担的荷载。当基础承受水平荷载Q时，有三部分力与Q平衡，一是基础底面摩阻力Ft；二是基础两侧面摩阻力F1

6、；三是基础侧面与Q相反的土阻力R。设计时应考虑充分发挥这三部分力，同时通过改变褥垫层厚度调整桩土水平荷载分担比。三、复合地基受力特性1．桩土荷载的分担作用7δp、δs通常与荷载P的大小、土的性质、桩长、桩距以及褥垫层的厚度有关。如下图3所示。图3桩土荷载分担比随荷载的变化注：荷载板为1.575mX1.575m；桩径d=16cm；桩距=3.5m。2．桩传递轴向力的特征桩基中桩与承台刚性连接，在正常情况下，受垂直荷载后桩顶的沉降、桩间土表面的沉降以及承台的沉降都相等。桩顶以下桩各部位的位移都大于相应部位土的位移，桩侧土体对桩产生与桩位移相反方向的侧阻力，即正摩擦力

7、。桩的最大轴力发生在桩的顶部。GFG桩复合地基则不同，任一荷载下桩顶的沉降、桩间土表面的沉降以及基础的沉降均不相同，如图4所示。图4桩土及基础P-S曲线在某一深度Z0范围内，土的位移大于桩的位移见图5。土对桩产生的摩擦力方向是与桩沉降方向一致的，即所谓的负摩擦力，参看图6。Z0处桩的位移和土的位移相等，该断面所处位置为中性点。当Z＞Z0时，桩的位移大于土的位移，土对桩产生的是正摩阻力。图5桩土位移示意图图6桩的轴力随深度的变化示意图7在中性点以上，桩的轴向应力随深度增加而增大，中性点以下桩的轴向应力随深度的增加而减小。桩的最大轴向应力就在中性点处。需要着重指出

8、的是，由于褥垫层的设置，无论桩端落在软