刚性桩复合地基沉降分析与计算

【摘要】：刚性桩复合地基通常是采用刚度较大的混凝土桩或者高标号的水泥粉煤灰碎石桩(简称CFG桩)作为竖向增强体材料,并在其桩顶与基础底面之间铺设一定厚度的褥垫层,以调节桩、土之间的荷载分配来保证桩土共同作用。刚性桩复合地基由于桩体强度高,刚度较大,并能够充分发挥桩间土的承载能力,因此在提高地基承载力的同时能够有效地减小地基的沉降,因而在工程中得到越来越广泛的应用,并取得了很好的经济效益和社会效益。但是刚性桩复合地基与浅基础、桩基础相比,其理论仍不成熟,还远远落后于工程实践,尤其是沉降计算理论。因此,刚性桩复合地基的沉降计算研究已经成为基础工程研究领域的热点,具有重要的学术价值和现实意义。本文以刚性桩复合地基工程实例分析为基础,利用解析方法和数值方法,对刚性桩复合地基的沉降进行了研究,并对沉降计算方法进行了讨论和完善。 本文首先介绍了刚性桩复合地基的工作机理和几种理论计算其沉降的方法,然后通过25个工程实例对刚性桩复合地基沉降的三种常用工程简化计算方法,即规范CFG桩法、复合模量法、桩身压缩量法,进行了对比、分析。发现以上理论计算方法而得的沉降值与实测沉降值相差较大,对规范建议的刚性桩复台地基沉降计算方法进行了讨论,指出该方法计算刚性桩复合地基沉降存在的问题,并对沉降计算方法的改进提出了一些建议。 本文最后利用三维有限元程序MIDAS-GTS对刚性桩复合地基的沉降进行了数值模拟分析。计算和分析了刚性桩复合地基在竖向工作荷载作用下,桩间距、桩端下卧层土体模量、桩身刚度变化对刚性桩复合地基沉降的影响。分析表明刚性桩复合地基随着桩端下卧层土体模量的提高,桩身刚度的提高而沉降减小；随着桩间距的减小,刚性桩复合地基的沉降减小,但是当桩间距减小到一定值(3倍桩径)从下时,沉降趋于定值。