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基础刚度、褥垫厚度对刚性桩复合地基桩土承载性状的影响

孙训海  
【摘要】:本文运用室内大型模型试验并结合现场试验研究了基础刚度、褥垫厚度对刚性桩复合地基桩、土承载性状的影响,并提出了多桩型复合地基变厚径比设计方法。 模型试验分为两个部分:模型试验Ⅰ是四种不同基础刚度下单一桩型四桩复合地基静载试验,基础形式分别为碎石基础、碎石夹土工格栅基础、碎石夹双层钢丝网、足够刚度基础。模型试验Ⅱ是对几组不同桩长、不同桩径、不同褥垫层厚度组合的多桩型复合地基的静载试验。在本文试验基础上得到以下主要结论: 基础刚度对刚性桩复合地基承载性状影响较大,同一荷载水平下随着基础刚度的增加桩土应力比逐渐增加,桩的发挥系数也逐渐增加,土的发挥系数逐渐减小,基础的沉降也逐渐减小。试验还表明,随着荷载水平的增加,柔性基础下刚性桩复合地基桩土应力比n在2左右,最大不超过5,类似于碎石桩的桩土应力比。桩荷载分担比较小,刚性桩承载力高的特点没有得到充分体现。因此,柔性基础下复合地基采用刚性桩是不经济的,若采用刚性桩,应加大基础刚度。 褥垫厚度对足够刚度基础下多桩型复合地基桩土承载力的发挥起着至关重要的作用。本文试验条件下,即褥垫厚度与桩径之比为0.45~0.55时,桩间土都能充分发挥,而主辅桩承载力发挥系数均小于1,虽然进一步减小主辅桩褥垫厚度,有可能提高主桩和辅桩的承载力的发挥,但是由于褥垫层过薄,一方面会出现桩顶应力集中,不利于基础底板的抗冲切,另一方面,当基础承受水平荷载时,褥垫过薄会增加桩顶水平应力集中,不符合桩在复合地基中主要传递竖向荷载的基本原则。因此调整褥垫厚度的目的不是使主、辅桩都百分之百发挥,或者说,为保证不发生桩对基础的冲切、不产生桩顶过大的水平应力集中,过分追求桩承载力发挥系数达到1是不适宜的。 足够刚度基础下,刚性桩多桩型复合地基主桩承载力发挥系数γ1、辅桩承载力发挥系数γ2、桩间土承载力发挥系数β的取值与主、辅桩的褥垫铺设方法有关,不同的褥垫铺设方法,γ1、γ2、β的取值范围不同。等厚径比设计时(厚径比0.45~0.55),三者关系为βγ2Y1,且γ1在0.55-0.7之间,γ1有进一步提高的空间。变厚径比设计是保证桩间土承载力充分发挥(桩间土的褥垫厚度一定,厚径比0.45-0.55)的前提下,调整主、辅桩桩顶褥垫厚度,达到提高主、辅桩的承载力发挥系数,从而提高复合地基承载力的目的。本文试验表明,减少主桩桩顶褥垫厚度,可提高主桩承载力发挥,但主、辅桩承载力发挥系数仍都小于1,桩间土承载力发挥系数β≥1。


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