刚性桩复合地基抗震性能分析

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1、殛汀南大謦河南大学硕十学位论文基中桩的最大轴力作用点不在桩的顶部，从而各桩桩身最人应力均匀化。垫层厚度和模量变化会影响刚性桩复合地基竖向和水平向承载特性能。刚性桩复合地基是介于天然地基和传统桩基之间的一种过渡型基础。这种复合地基的特点在于“刚”，相对于柔性桩来讲，具有更强的桩体强度，可以全长发挥桩的侧阻。由于刚性桩复合地基的单桩承载力高，故复合地基承载力较高，多用于高层、超高层建筑中【3川。刚性桩复合地基比散体材料桩复合地基和柔性材料桩复合地基具有更高的承载力和压缩模量，而且对复合地基承载力具有较人的调整

2、幅度。刚性桩复合地基包括CFG桩复合地基(水泥粉煤灰碎石桩复合地基)和低强度混凝土桩复合地基等。刚性桩复合基本地基结构如图l所示。根据：[程实践表明，按刚性桩复合地基设计可比按复合桩基设计节省45％～47％的用桩量。但刚性桩复合地基比一般桩基础沉降要大一些，特别是相对于端承桩而言。所以对于沉降量要求特别小的建(构)筑物，应慎用此种地基15J。另外，刚性桩复合地基对土质是有要求的，土体模量的变化对桩土荷载分担及沉降有很大影响。桩间土为新填土、欠}占

3、结土的一般不适用刚性桩复合地基IoJ。图卜2复合地基基本结

4、构实际上，在复合地基实践中，褥垫层并非只应用于刚性桩，对于各种桩体材料刚度不同的复合地基，褥垫层对其承载性状的影响还缺乏系统的认识。然而由于这一问题的复杂性与现场条件的多变性，致使传统的研究方法难以对其进行深入系统的定量研究，对复合地基的承载特性、变形特性及抗震性能的系统研究还有待进行。1．2刚性桩复合地基发展简史及研究现状1．2．1刚性桩复合地基的发展简史现代地基处理技术应从19世纪30年代欧洲应用砂桩算起。在1930年，德国S．Steue珈an提出采用振冲法加密砂性土原理。1933年，德国的J．Kee

5、ller制成了世界上第一台振冲器，并在纽伦堡投入使用。后来此类方法在美国，欧洲，日本等地得到，“泛应用。1960年，英国开始将振冲法应用于粘性七地基处理。复合地基的概念是日本学者在20世纪60年代初提出的，随着地基处理技术的发展，复合地基的概念得到了很大的扩展。不久，在德国，美国和日本也用于加固软填土地基。1977年南京水利科学研究所和交通部水运规划设计院试制造出我国第一台13Kw的振冲水冲器，1977年9月首先用于南京船厂船体车间软粘2氆汀南大謦刚性桩复合地翠抗震性能研究土地基加固，加【司深度13m剑1

6、8m

7、2¨引H1。近年来，刚性桩复合地基比较好的解决了地基承载力及变形问题，取得了良好的经济效益和社会效益，刚性桩复合地基的应用越米越广泛。九十年代中期以后，刚性桩复合地基应用更是越来越多。通过十余年的科研和工程实践，桩复合地基技术已经成为由最初应用于多层建筑发展剑广泛应用于高层及超高层建筑，最初以提高地基承载力为目的发展到同时以控制建筑物沉降为目的地基处理技术。多年米科研人员针对刚性桩复合地基工作机理做了相当多研究上作。人工地基中的均质地基是指天然地基在地基处理以后，加I司土体性质得到全方面的改良，加固

8、区士体在物理力学性质方面基本一致。刚性桩复台地基以上突出的优点使它在建筑jf程中得到广泛的应用。国内目前应用刚性桩复合地基的省、市、自治区已达23个，据不完全统计采用刚性桩复合地基的高层建筑己经超过1000栋。但是，同其他很多基础：Ij程村术一样，刚性桩复合地基技术的发展是理论落后于实践。实际工程中，刚性桩复合地基桩径一般在400mm～600mm之间，桩长也有从几米到几十米不等，他们都比较好的解决了地基承载力问题pJ。1．2．2刚性桩复合地基的承载机理刚性桩复合地基的受荷载作用变形是一个十分复杂的过程。在

9、荷载作用初期，在褥垫层的调节作用下，。上部荷载由桩土共同承受，此时地基土分担比’，s较大，而桩士应力比"值较小。随着上部荷载增加，荷载逐渐由褥垫层向桩身转移，桩顶逐渐向褥垫层刺入，桩基础的承受荷载作用能力逐渐显示出来。当荷载继续增大，达到复合地基极限荷载的60％时，桩体的应力集中现象最明显，单桩承载力达到地基极限承载力的80％，桩对褥垫层的刺入量己基本稳定。荷载持续增人，此时荷载大于复合地基极限荷载的60％，桩向上刺入量增加很少，桩土变形趋于同步。此后随着荷载的再次增加，复合地基中桩体荷载一桩体沉降曲线呈

10、现出加工硬化型n引，此阶段出现桩体荷载增加较大而桩顶荷载变化不大的现象，此时桩顶新增加的荷载绝大部分由桩间土承担，最终桩间土承担荷载达到其极限承载力，导致复合地基破坏“卜121。影响刚性桩复合地基承载性能的因素很多，如褥垫层的厚度及其模量的影响、桩体的长度及其模量的影响、桩间距的影响、加固层及其下卧层土体性质的影响、基础宽度和基础刚度的影响等等。不同的因素对复合地基承载力的影响也不相同。当然，还会有群桩效应问题。群桩总的极限承