复合地基的褥垫层设计

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第3期东北大学学报(自然科学版)Vo1．25，No．32004年3月JournalofNortheasternUniversity(NaturalScience)Mar．2004文章编号：1005—3026(2004)03—0287-04复合地基的褥垫层设计王凤池，朱浮声，王述红，董天文(东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004)摘要：为了从理论上确定褥垫层的设计参数，桩与褥垫层的关系可以看成倒置的桩对地基土的作用，桩体上刺可能引起褥垫层产生整体剪切破坏、局部剪切破坏或刺入破坏

2、，而能够调节应力比的合理模式是整体剪切破坏，据此提出了褥垫层内摩擦角理论上限值的迭代公式．同时根据Terzaghi滑移线理论，证明了对数螺旋滑移线与基础底板相交时褥垫层的厚度为最小设置厚度，低于最小设置厚度，调节桩土应力比能力减弱．褥垫层的宽度设置应按照应力扩散原则，防止褥垫层失效．关键词：复合地基；桩；褥垫层；破坏模式；滑移线理论；应力扩散中圈分类号：TU473文献标识码：A自20世纪70年代，复合地基技术在欧洲得研究，以完善复合地基的设计方法．到了极大发展，对碎石桩的研究卓有成效【1-6]．1褥垫层的合理破坏模式近些年来，复合地基技术在

3、我国也得到了广泛的应用，并出现了高粘结度的半刚性桩、刚性桩复合所谓的褥垫层的破坏模式，主要指桩体在上地基[．随着桩体自身粘结度的提高，桩体变形刺的过程中，垫层材料产生由桩顶向桩流动补模量变大，在荷载作用下，桩体分担了绝大部分荷偿和塑性区发展的方式．桩与褥垫层的关系可以载，违背了充分发挥桩间土的承载能力，减小地基看成倒置的桩对地基土的作用L8’9J．桩对地基土处理费用的使用初衷．为此，在承台下设置褥垫的作用引起地基土破坏的形式主要有3种：整体层，以改良地基中桩土荷载的分配．剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏【mJ．同样，复目前，工程设计上褥垫层

4、设计主要凭经验．因合地基桩刺人褥垫层引起褥垫层的可能破坏形式此有必要对复合地基褥垫层技术进行系统的理论也有上述3种，如图1所示．基底基底底垫层(a)(b)(c)圈1褥垫层破坏模式Fig．1Failuremodelsofcushion褥垫层的整体剪切破坏，在褥垫层内部能够材料向桩间土的挤压较弱，如图lb．如果在褥垫形成连续滑动面，延至垫层与桩间土结合处，褥垫层内并未形成连续的滑动区，而是随着荷载的增层材料向桩间土强烈挤压，如图1a．局部剪切破加，桩将褥垫层压缩，发生的是近乎垂直的连续刺坏虽然在褥垫层的内部也形成了明显的破坏区，人，则产生了褥垫

5、层的冲剪破坏，如图lc．褥垫是但滑动面未能延至垫层与桩间土结合处，褥垫层通过破坏重组来实现其作用的．由于复合地基存收蔫日期：2003．07—11基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目(20021008)．作者筒介：王风池(1970一)，男，辽宁黑山人，东北大学博士研究生，讲师；朱浮声(1947一)，男，黑龙江齐齐哈尔人，东北大学教授，博士生导师．维普资讯http://www.cqvip.com东北大学学报(自然科学版)第25卷在应力集中，桩顶应力较大，桩间土应力较小．随出的内摩擦角值为上限．也就是说，如果满足式着荷载的增加，塑性区首先在桩顶出

6、现，使桩体刺(5)，桩端就能够刺入褥垫层．由褥垫层对桩土应入到垫层中．通过褥垫层材料的流动补偿，使桩间力的调节作用可知，只有发生褥垫层的滑移流动，土与基础始终保持接触，并使桩上荷载向桩间土应力才能够发生转移，褥垫层才能够发挥作用。因转移．可见要想实现褥垫层对桩土应力比的调节此满足上刺并不一定能起到有效的调节应力的作作用，保证桩间土与基础底板的接触，垫层材料在用．褥垫层在设计时应同时满足式(4)和式(5)，使流动时必须对桩间土产生挤压，也就是说有效的桩不仅能够上刺而且使褥垫层材料在补偿流动中褥垫层设置必须保证垫层在破坏时产生整体剪切强烈挤压桩

7、间土，才能够有效调节桩土应力比。进破坏．如果产生局部剪切破坏或冲剪破坏，仅靠桩而充分发挥桩间土的承载能力．体刺入形成的负摩阻区来调节过高的桩土应力3褥垫层厚度确定比，则不会起到明显作用．当桩顶向垫层刺入时(如图2)，如果h>H，2褥垫层材料选择承台底面与滑动面相交；如果h的情况，可以采用Mandel与Salenom破坏模式[71．J)，认为土是相对不可压缩的，则地基发生整体对于第二种情况，即褥垫层

8、较厚时，可以采用Terzaghi破坏模式．剪切破坏；当J