第6章__复合地基基本理论

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1、第6章复合地基基本理论Chapter6DesignPrincipleofCompositeFoundation6.1复合地基的定义与分类6.1DefinitionandClassificationofCompositeFoundation经过地基处理形成的人工地基通常有三种型式：均质地基复合地基桩基复合地基定义（compositeground，compositefoundation,compositesubgrade）是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体（天然地基土体或被改良的天然地基土体）和增强体两部分组成的人工地基。复合地

2、基较天然地基的承载力提高，沉降减小。复合地基分类复合地基根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两类。竖向增强体复合地基又称为桩体复合地基。复合地基根据增强体性质又可分为散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。复合地基的基本特点（1）加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质的和各向异性的。（2）在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。前一特征使它区别于均质地基，后一特征使它区别于桩基础。形成复合地基的条件是基体与增强体在荷载作用下，通过两者变形协调，共同分担荷载。6.2复合地基的常用型式6.2TypesofCompositeFoundati

3、on复合地基常用型式分类如下：1．增强体设置方向（1）竖向；（2）水平向；（3）斜向。2．增强体材料（1）土工合成材料；如土工格栅、土工织物等；（2）砂石桩；（3）石灰桩、水泥土桩等；（4）CFG桩和低强度混凝土桩等；（5）两种以上竖向增强体（多元复合地基）；（6）水平向和竖向增强体（桩网复合地基）。3．基础刚度和垫层设置（1）刚性基础，设垫层；（2）刚性基础不设垫层；（3）柔性基础，设垫层；（4）柔性基础不设垫层。4．增强体长度（1）等长度；（2）不等长度（长短桩复合地基）。由于增强体设置方向不同、增强体的材料组成差异、基础刚度以及垫层情况不同、增强体长度不一定相同，复合地基的形式非常

4、复杂，要建立可适用于各种类型复合地基承载力和沉降计算的统一公式是困难的，或者说是不可能的。在进行复合地基设计时一定要因地制宜，不能盲目套用一般理论，应该以一般理论作指导，结合具体工程进行精心设计。6.3复合地基的常用概念6.3BasicConceptsofCompositeFoundation1.复合地基面积置换率(ReplacementRatioofArea)竖向增强体复合地基中，竖向增强体习惯上称为桩体，基体称为桩间土体。若桩体的横截面积为Ap，该桩体所承担的加固面积为Ae，则复合地基面积置换率的定义为若桩体为圆形，直径为d，则对等边三角形布置、正方形布置和矩形布置的情形，复合地基面

5、积置换率分别为：(等边三角形布置)(正方形布置)(长方形布置)上三式中，s为等边三角形布桩和正方形布桩时的桩间距，s1和s2为长方形布桩时的行间距和列间距。2.复合地基桩土应力比(StressRatioofPiletoSoil)对某一复合土体单元，在荷载作用下，假设桩顶应力为σp，桩间土表面应为σs，则桩土应力比为实际工程中，即使是单一桩型的复合地基，由于桩处在基础下的部位不同或桩距不同，桩土应力比也不同。将基础下桩的平均桩顶应力与桩间土平均应力之比定义为平均桩土应力比。基础下的平均桩土应力比是反映桩土荷载分担的一个参数，当其他参数相同时，桩土应力比越大，桩承担的荷载占总荷载的百分比越大

6、。此外，桩土应力比对某些桩型（例如碎石桩）也是复合地基的设计参数。一般情况下，桩土应力比与桩体材料、桩长、面积置换率有关。其他条件相同时，桩体材料刚度越大，桩土应力比越大；桩越长，桩土应力比越大；面积置换率越小，桩土应力比越大。3.复合地基桩土荷载分担比(LoadShareRatioofPileandSoil)复合地基桩土荷载分担比即桩与土分担荷载的比例。复合地基中桩土的荷载分担既可用桩土应力比表示，也可用桩土荷载分担比δp、δs表示：式中——桩承担的荷载；——桩间土承担的荷载；——总荷载。当平均面积置换率已知后，桩土荷载分担比和桩土应力比可以相互表示。当测得了桩土荷载分担比后，可求得桩

7、顶平均应力桩间土平均应力为桩土应力比为上式为用桩土荷载分担比来表示桩土应力比的表达式。4.复合模量(CompositeModulus)复合模量表征复合土体抵抗变形的能力，数值上等于某一应力水平时复合地基应力与复合地基相对变形之比。通常复合模量可用桩抵抗变形能力与桩间土抵抗变形能力的某种叠加来表示。计算式为式中——桩体压缩模量；——桩间土压缩模量；——复合模量。上式是在某些特定的理想条件下导出的，其条件为：（1）复合地基上的基础为绝对