粉喷桩加固复合地基数值模拟研究

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1、粉喷桩加固复合地基数值模拟研究杨新安　黄宏伟　程军摘　要：以上海市桃浦五村居民楼地基加固为工程背景，对粉喷桩加固复合地基在纵向等长桩布置、长短桩间隔布置、减小下部桩身水泥掺入比和横向不同桩间距条件下的受力、变形进行了数值模拟研究。提出了在满足地基承载力要求前提下可以采用长短桩间隔布置和减小下部桩身水泥掺入比的优化设计方法,研究结果已在桃浦五村部分居民楼地基加固设计中得到采用。关键词：地基加固；复合地基；粉喷桩；数值模拟；优化设计中图分类号：TU-02　　文献标识码：A文章编号：1001-8360(2000)S0-0011-04Stu

2、dyonDJMpilecompositefoundationwithnumericalsimulationmethodYANGXin-an　CHENGJun(CollegeofCivilEng.andArchitectural,ShanghaiTiedaoUniv.,Shanghai200331,China)HUANGHong-wei(Dept.ofUndergroundEng.,TongjiUniv.,Shanghai200092,China)Abstract：WiththefoundationoftheShanghaiTaopu

3、Xincunbuildingastheengineeringbackground,thispaperstudythestressandcondifions:deformationoftheDJMpilescompositefoundationwiththenumericalsimulationmethodunderfollowingconditions:whenthepilesareinequallength,thepilesarenotinequallength,theconcreteamountofthelowerpartoft

4、hepileshasbeenreduced,andtherearedifferentspacesbetweenpiles.TheauthorsputforwardtheoptimumdesignmethodfortheDJMpilescompositefoundationbasedonthestudyresultswhichhavebeenadoptedindesigning.Keywords:soilstabilization;compositefoundation;DJMpile;numericalsimulation;opti

5、mumdesign粉喷桩是介于刚性桩与柔性桩之间具有一定压缩性的半刚性桩，对粉喷桩加固复合地基不要求象刚性桩那样，在桩长范围内强度一致，而且桩强度越高越好；而应使粉喷桩的设计符合附加应力传递规律，上部桩身强度较高，下部桩身强度可稍低，不必强求桩身强度的一致性；另外，也可以采用全桩体等强度而截短部分桩长的布置方式，即长短桩结合布置。而且，桩身强度亦不宜太高，应使桩身有一定的变形量，这样有利于发挥桩间土的承载力，提高粉喷桩复合地基的承载力，减少沉降值［1～3］。本文采用美国ITASCA公司开发的岩土工程通用计算程序,以上海市桃浦五村居民

6、楼地基加固为工程背景,对粉喷桩加固复合地基在纵向等长桩布置、长短桩间隔布置、减小下部桩身水泥掺入比和横向不同桩间距条件下的受力、变形进行了数值模拟研究。提出了在满足地基承载力要求前提下采用长短桩间隔布置和减小下部桩身水泥掺入比的优化设计方法,研究结论所确定的优化设计原则和方法在桃浦五村部分居民楼地基加固设计中得到采用。一、计算模型、程序和参数1.1数值模拟程序本文模拟计算采用目前国际通用的一种岩土工程数值分析软件FLAC。FLAC全称是FastLangrangianAnalysisofContinua，由美国Itasca公司（Ita

7、scaConsulutingGroup，Inc.）开发。FLAC是一种显函数有限差分程序，材料介质通过单元来表征，单元之间以节点相互连接，组成可调整成适合被模拟对象形状的网格结构。每一单元服从给定的线性或非线性应力应变规律，以便响应其施加的应力或应变边界条件。对某一个节点施加荷载之后，该节点的运动方程可以写成时间步长的有限差分形式。在某一个微小的时段内，作用于该节点的荷载只对周围的若干节点（例如相邻的节点）有影响。根据单元节点的速度变化和时段，程序可求出单元之间的相对位移，进而可以求出单元应变，根据单元材料的本构方程可以求出单元应力

8、。随着时段的增长，这一过程将扩展到整个计算范围，直到边界。FLAC程序将计算单元之间的不平衡力，然后，将此不平衡力重新加到各节点上，再进行下一步的迭代运算，直到不平衡力足够小或者各节点位移趋于平衡为止。上述计算过程称之为“拉格朗日法”