深层搅拌桩复合地基承载力的可靠度分析

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1、第34卷第4期浙　　江　　大　　学　　学　　报　　(工学版)Vol.34№.42000年7月JournalofZhejiangUniversity(EngineeringScience)July2000文章编号:10082973X(2000)0420351204深层搅拌桩复合地基承载力的可靠度分析肖　溟,龚晓南,黄广龙(浙江大学土木工程学系,浙江杭州310027)摘　要:首先选用了深层搅拌桩复合地基承载力的极限状态方程,对随机变量的概率模型进行了分析,然后提出了一个与上部结构相联系的复合地基承载力的可靠度设计方法,最后结合工程实例,采用MonteCarlo模

2、拟法进行了复合地基可靠度的计算L关键词:复合地基;地基承载力;可靠度分析;深层搅拌桩中图分类号:TU473文献标识码:A可靠度设计法是一种比传统的定值设计法更为科学的设计方法,它考虑了参数的不确定性,把参数处理为随机变量L复合地基是天然地基经处理后由增强体和天然土体形成的人工地基,近年来在土木工程中得到广泛应用,特别是深层搅拌桩复合地基在软土地区应用非常广泛L然而,目前对复合地基可靠度的研究开展的很少L本文以深层搅拌桩复合地基为研究对象,将可靠度理论应用到复合地基的承载力分析中,为上部结构、基础和地基统一的设计提供理论依据L1　深层搅拌桩复合地基承载力的计算

3、公式深层搅拌桩复合地基属柔性桩(相对刚度较小的桩)复合地基L在实际工程中,柔性桩的破坏模式大多为桩体首先发生破坏,其极限状态方程经常受桩身强度的控制L本文采用桩体先破坏引起复[1]合地基全面破坏的模式,因此,采用了柔性桩复合地基极限承载力的面积比公式:pcf=mppf+K(1-m)psf,(1)式(1)中,ppf为桩体极限承载力,kPa;psf为桩间土极限承载力,kPa;m为复合地基置换率,K为桩体破坏时,桩间土强度发挥度,当桩端土为软土时,K=0.5～1.0;桩端土为硬土时,K=0.1～0.4;当不考虑桩间软土作用时,K=0Z由于柔性桩的极限承载力经常受桩

4、身强度控制,所以,本文根据桩身强度进行计算Z桩身强度原则上应通过单桩载荷试验确定,也可用下式计算:q=Gõf.(2)式(2)中,f为与水泥搅拌桩桩身水泥土配比相同的室内水泥土试块的无侧限极限抗压强度,G为强度折减系数,G=0.35～015Z与桩的极限承载力的确定方法相同,天然地基极限承载力也应根据现场试验确定,当没有现场试验数据时,也可采用Skempton极限承载力公式BDpsf=cuNc(1+0.2)(1+0.2)+CD,(3)LL式(3)中,D为基础深度,m;cu为土的不排水强度,kPa;B为基础宽度,m;L为基础长度,m;Nc为承载力系数,本文采用Pr

5、andtl极限承载力公式的承载力系数计算式Z收稿日期:1998202215基金项目:国家自然科学基金资助项目(59679016)作者简介:肖溟(1973-),男,山东济南人,浙江大学硕士,从事岩土工程可靠度理论研究L©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.352浙　江　大　学　学　报(工学版)2000年2UPtgUNc=tg45°+e-1ctgU,(4)2式(4)中,U为土体内摩擦角Z考虑基础埋深时,上部结构与基础、回填土层产生的基础底面荷载效应为R+CD,C为基础与回填土

6、层的复合重度,R为上部荷载,包括永久荷载(恒载)G与楼面活荷载Z综合上述各式并不考虑固结情况下,柔性桩复合地基承载力的极限状态方程为Z=R+CD-pcf=R+CD-mppf+K(1-m)psf=R+CD-mppf-2UPtgUBDK(1-m)cutg45°+e-1ctgUõ1+0.21+0.2+CD=0,(5)2LL式(5)中,用随机变量来描述的参数为:上部荷载效应组合最大值R,桩身极限承载力ppf,土的粘聚力cu和土的内摩擦角UZ建筑恒载主要是建筑物结构层的自重,《建筑结构设计统一标准》(GBJ68284)根据对全国建筑恒载的调查统计,得到建筑恒载G服从正

7、态分布Z办公楼和住宅楼面的活荷载服从极值型É分[2]布Zcu、U的概率分布取正态分布Z桩身极限承载力可通过现场荷载试验或室内与搅拌桩相同配比的水泥土强度试验得到,但在实际工程中,室内水泥土强度的平行试验只取三个试样,无法得到强度的概率模型,统计指标也不准确Z因此,在地基基础的概率极限设计方法中,本文建议做10个以上样本的平行试验,根据文献[3]中水泥搅拌桩体设计标准强度频率直方图,假定桩体设计标准强度服从对数正态分布Z2　复合地基承载力的可靠度设计法211　传统的定值设计法(1)根据桩侧摩阻力、桩端阻力和桩身强度确定单桩容许承载力pp=sp∑fili+AAp

8、qp,(6)pp=GfcuAp,取小值Z式(6)中,