剛性樁復(fù)合地基抗震性能分析

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1、殛汀南大謦河南大學(xué)碩十學(xué)位論文基中樁的最大軸力作用點(diǎn)不在樁的頂部，從而各樁樁身最人應(yīng)力均勻化。墊層厚度和模量變化會(huì)影響剛性樁復(fù)合地基豎向和水平向承載特性能。剛性樁復(fù)合地基是介于天然地基和傳統(tǒng)樁基之間的一種過渡型基礎(chǔ)。這種復(fù)合地基的特點(diǎn)在于“剛”，相對(duì)于柔性樁來講，具有更強(qiáng)的樁體強(qiáng)度，可以全長發(fā)揮樁的側(cè)阻。由于剛性樁復(fù)合地基的單樁承載力高，故復(fù)合地基承載力較高，多用于高層、超高層建筑中【3川。剛性樁復(fù)合地基比散體材料樁復(fù)合地基和柔性材料樁復(fù)合地基具有更高的承載力和壓縮模量，而且對(duì)復(fù)合地基承載力具有較人的調(diào)整

2、幅度。剛性樁復(fù)合地基包括CFG樁復(fù)合地基(水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基)和低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基等。剛性樁復(fù)合基本地基結(jié)構(gòu)如圖l所示。根據(jù)：[程實(shí)踐表明，按剛性樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)可比按復(fù)合樁基設(shè)計(jì)節(jié)省45％～47％的用樁量。但剛性樁復(fù)合地基比一般樁基礎(chǔ)沉降要大一些，特別是相對(duì)于端承樁而言。所以對(duì)于沉降量要求特別小的建(構(gòu))筑物，應(yīng)慎用此種地基15J。另外，剛性樁復(fù)合地基對(duì)土質(zhì)是有要求的，土體模量的變化對(duì)樁土荷載分擔(dān)及沉降有很大影響。樁間土為新填土、欠}占

3、結(jié)土的一般不適用剛性樁復(fù)合地基IoJ。圖卜2復(fù)合地基基本結(jié)

4、構(gòu)實(shí)際上，在復(fù)合地基實(shí)踐中，褥墊層并非只應(yīng)用于剛性樁，對(duì)于各種樁體材料剛度不同的復(fù)合地基，褥墊層對(duì)其承載性狀的影響還缺乏系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。然而由于這一問題的復(fù)雜性與現(xiàn)場條件的多變性，致使傳統(tǒng)的研究方法難以對(duì)其進(jìn)行深入系統(tǒng)的定量研究，對(duì)復(fù)合地基的承載特性、變形特性及抗震性能的系統(tǒng)研究還有待進(jìn)行。1．2剛性樁復(fù)合地基發(fā)展簡史及研究現(xiàn)狀1．2．1剛性樁復(fù)合地基的發(fā)展簡史現(xiàn)代地基處理技術(shù)應(yīng)從19世紀(jì)30年代歐洲應(yīng)用砂樁算起。在1930年，德國S．Steue珈an提出采用振沖法加密砂性土原理。1933年，德國的J．Kee

5、ller制成了世界上第一臺(tái)振沖器，并在紐倫堡投入使用。后來此類方法在美國，歐洲，日本等地得到，“泛應(yīng)用。1960年，英國開始將振沖法應(yīng)用于粘性七地基處理。復(fù)合地基的概念是日本學(xué)者在20世紀(jì)60年代初提出的，隨著地基處理技術(shù)的發(fā)展，復(fù)合地基的概念得到了很大的擴(kuò)展。不久，在德國，美國和日本也用于加固軟填土地基。1977年南京水利科學(xué)研究所和交通部水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院試制造出我國第一臺(tái)13Kw的振沖水沖器，1977年9月首先用于南京船廠船體車間軟粘2氆汀南大謦剛性樁復(fù)合地翠抗震性能研究土地基加固，加【司深度13m劍1

6、8m

7、2¨引H1。近年來，剛性樁復(fù)合地基比較好的解決了地基承載力及變形問題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，剛性樁復(fù)合地基的應(yīng)用越米越廣泛。九十年代中期以后，剛性樁復(fù)合地基應(yīng)用更是越來越多。通過十余年的科研和工程實(shí)踐，樁復(fù)合地基技術(shù)已經(jīng)成為由最初應(yīng)用于多層建筑發(fā)展劍廣泛應(yīng)用于高層及超高層建筑，最初以提高地基承載力為目的發(fā)展到同時(shí)以控制建筑物沉降為目的地基處理技術(shù)。多年米科研人員針對(duì)剛性樁復(fù)合地基工作機(jī)理做了相當(dāng)多研究上作。人工地基中的均質(zhì)地基是指天然地基在地基處理以后，加I司土體性質(zhì)得到全方面的改良，加固

8、區(qū)士體在物理力學(xué)性質(zhì)方面基本一致。剛性樁復(fù)臺(tái)地基以上突出的優(yōu)點(diǎn)使它在建筑jf程中得到廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)目前應(yīng)用剛性樁復(fù)合地基的省、市、自治區(qū)已達(dá)23個(gè)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)采用剛性樁復(fù)合地基的高層建筑己經(jīng)超過1000棟。但是，同其他很多基礎(chǔ)：Ij程村術(shù)一樣，剛性樁復(fù)合地基技術(shù)的發(fā)展是理論落后于實(shí)踐。實(shí)際工程中，剛性樁復(fù)合地基樁徑一般在400mm～600mm之間，樁長也有從幾米到幾十米不等，他們都比較好的解決了地基承載力問題pJ。1．2．2剛性樁復(fù)合地基的承載機(jī)理剛性樁復(fù)合地基的受荷載作用變形是一個(gè)十分復(fù)雜的過程。在

9、荷載作用初期，在褥墊層的調(diào)節(jié)作用下，。上部荷載由樁土共同承受，此時(shí)地基土分擔(dān)比’，s較大，而樁士應(yīng)力比"值較小。隨著上部荷載增加，荷載逐漸由褥墊層向樁身轉(zhuǎn)移，樁頂逐漸向褥墊層刺入，樁基礎(chǔ)的承受荷載作用能力逐漸顯示出來。當(dāng)荷載繼續(xù)增大，達(dá)到復(fù)合地基極限荷載的60％時(shí)，樁體的應(yīng)力集中現(xiàn)象最明顯，單樁承載力達(dá)到地基極限承載力的80％，樁對(duì)褥墊層的刺入量己基本穩(wěn)定。荷載持續(xù)增人，此時(shí)荷載大于復(fù)合地基極限荷載的60％，樁向上刺入量增加很少，樁土變形趨于同步。此后隨著荷載的再次增加，復(fù)合地基中樁體荷載一樁體沉降曲線呈

10、現(xiàn)出加工硬化型n引，此階段出現(xiàn)樁體荷載增加較大而樁頂荷載變化不大的現(xiàn)象，此時(shí)樁頂新增加的荷載絕大部分由樁間土承擔(dān)，最終樁間土承擔(dān)荷載達(dá)到其極限承載力，導(dǎo)致復(fù)合地基破壞“卜121。影響剛性樁復(fù)合地基承載性能的因素很多，如褥墊層的厚度及其模量的影響、樁體的長度及其模量的影響、樁間距的影響、加固層及其下臥層土體性質(zhì)的影響、基礎(chǔ)寬度和基礎(chǔ)剛度的影響等等。不同的因素對(duì)復(fù)合地基承載力的影響也不相同。當(dāng)然，還會(huì)有群樁效應(yīng)問題。群樁總的極限承