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《刚性桩复合地基下卧层沉降计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第37卷第2期河海大学学报(自然科学版)Vol.37No.22009年3月JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences)Mar.2009DOI:10.3876/j.issn.1000O1980.2009.02.019刚性桩复合地基下卧层沉降计算1,2亓乐(1.河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏南京210098;2.河海大学岩土工程科学研究所,江苏南京210098)摘要:刚性桩复合地基工作过程中,桩体会向下卧层产生一定的刺入,从而使下卧层产生沉降差异.为了得到发生刺入的下卧层应力分布情况,取下卧层等效单元体进行分析,将内外土柱接
2、触面分为破坏滑动段和弹性滑动段2部分.采用有效应力法计算接触面破坏滑动段摩阻力,并考虑侧向土压力变化的影响;在接触面弹性滑动段,假定摩阻力与相对位移为线弹性关系,利用荷载传递法进行计算,得到下卧层土体的竖向附加应力分布,给出了复合地基下卧层沉降计算公式.通过实例表明,该计算方法与现场实测结果吻合较好.关键词:复合地基;下卧层;等效单元体;沉降中图分类号:TU433文献标识码:A文章编号:1000O1980(2009)02O0217O05[1]近年来,复合地基技术在工程建设中得到了广泛应用.与复合地基实践的快速发展相比,复合地基沉降理论研究相对滞后,特别是下卧层沉降计算研究更为
3、滞后.对于较为深厚的软土地基,复合地基沉降主要发生在下卧层,特别是在有深厚软土层且桩未打穿软土形成/悬桩0的情况下,复合地基的总沉降主要是由桩[2O3]端的刺入变形及下卧层的沉降引起的.由于下卧层沉降占总沉降的比例相当大,因此对下卧层沉降计算必须予以重视.通常的复合地基沉降计算方法认为,复合地基的沉降量为加固区压缩量和下卧层压缩量之和.一些近似计算下卧层沉降的方法均为探求合适的下卧层附加应力分布,然后按照分层总和法计算其沉降.常用的求解下卧层附加应力分布的方法有应力扩散法、等效实体法、当层法、Geddes法等.但这些方法由[4]于无法准确把握下卧层的附加应力分布,很难应用于工
4、程实际,因此规范中规定按天然地基计算下卧层的[5][6]附加应力.也有学者用有限元方法将复合地基看作双层地基,或将加固区作为复合土体分析,这些方法都认为下卧层顶面应力是均匀分布的,但是软弱下卧层刚性桩复合地基在工作过程中,桩体会向下卧层产生一定的刺入,下卧层顶面应力不是均匀分布的.本文针对复合地基中桩体刺入下卧层的复杂情况,考虑桩体下部土体和桩周土下部土体间的相互作用,研究了复合地基下卧层的应力分布,并进行了沉降计算.1下卧层模型复合地基下卧层可简化为图1所示模型.取等效单元体作为分析对象,桩体下方土体简化为直径等于桩径的圆柱体,桩间土下方土体简化为以桩体为中轴线的圆筒体,并
5、假设下卧层土体为均质理想弹塑性体,深度为h.由于刚性桩的模量大于桩间土体的模量,在荷载作用下桩体会产生向下卧层的刺入,因此内土柱顶部沉降要大于外土柱顶部沉降.下卧层沉降过程中,由于内外土柱的沉降差异,两者之间会产生摩阻力.沉降差异会随着深度的增加而逐渐减小,当深度增大到he时,内外土柱的沉降相等,两者之间不再存在相互的摩阻力.另外,由轴对称原理可知,单元体外表面不存在摩阻力.图1下卧层作用力示意图当内外土柱接触面处在弹性变形阶段时,两者间的相对位移是引起摩阻Fig.1Forcesactingon力的直接原因.当相对位移逐渐增大,接触面产生破坏滑动.摩阻力达到极限underly
6、inglayer值之后,不再随着桩土相对位移的增大而继续增大,决定摩阻力的主要因素收稿日期:2008O04O03作者简介:亓乐(1981)),男,山东淄博人,博士研究生,主要从事复合地基研究.218河海大学学报(自然科学版)第37卷变为围压和接触面的滑动系数.由此,本文认为深度l为摩阻力弹性阶段和破坏阶段的分界处下卧层可按摩阻力分为3段:zI(0,l)时,摩阻力为破坏摩阻力;zI(l,he)时,摩阻力为弹性摩阻力;zI(he,h)时,不存在摩阻力.2下卧层应力计算所取单元体如图2所示,加固区桩长为L,周长为U,下卧层压缩模量为E,内土柱面积为A内,外土柱面积为A外,下卧层厚度
7、为h,黏聚力为c,有效摩擦角为U,被动土压力系数为kp,地基土密度为Q.加固区顶部荷载为P,下卧层顶部平均荷载为p,作用在内土柱顶部的均布荷载为p内,作用在外土图2下卧层受力假定示意图柱顶部的均布荷载为p外,内外土柱极限相对位移为Du,zI(0,l),(l,he)时Fig.2Assumedforcesacting的符号分别用下标1,2表示.onunderlyinglayer2.1zI(0,l)时的公式推导由平衡条件及摩尔-库仑准则可知:zR外1(z)=p外+UQS1(F)dF/A外0(1)zR内1(z)
