第15章--多元复合地基法ppt课件.ppt
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1、第第15章章 多元复合地基法多元复合地基法Chapter 15 Multi-element Composite Foundation回顾与复习回顾与复习(Review) 复合地基的定义复合地基的定义:是指天然地基在地基处理是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天过程中部分土体得到增强,或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,然地基中设置加筋材料,加固区加固区是由是由基体基体(天(天然地基土体或被改良的天然地基土体)和然地基土体或被改良的天然地基土体)和增强增强体体两部分组成的人工地基。复合地基较天然地两部分组成的人工地基。复合地基较天然地基的承载力提高,沉降减小。基的承载力
2、提高,沉降减小。复合地基分类 复合地基根据地基中增强体的方向可分为复合地基根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基竖向增强体复合地基 和和水平向增强体复合地水平向增强体复合地基基 两类。竖向增强体复合地基又称为两类。竖向增强体复合地基又称为桩体复桩体复合地基。合地基。 竖向增强体复合地基根据增强体性质又可竖向增强体复合地基根据增强体性质又可分为分为散体材料桩散体材料桩 复合地基、复合地基、柔性桩柔性桩 复合地基复合地基和和刚性桩刚性桩 复合地基。复合地基。 本章要学习的内容本章要学习的内容Main Contents in This Chapter一、概述一、概述二、多元复合地基的定义及分
3、类二、多元复合地基的定义及分类三、多桩型复合地基法三、多桩型复合地基法四、双向增强体复合地基法四、双向增强体复合地基法15.1 概述 鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中的三鉴于水平向增强体、竖向增强体复合地基中的三种类型桩(即散体材料桩、柔性桩和刚性桩)的承种类型桩(即散体材料桩、柔性桩和刚性桩)的承载能力和变形特性不同,且由于每种地基处理方法载能力和变形特性不同,且由于每种地基处理方法都不是万能的,每种地基处理方法都有其适用范围都不是万能的,每种地基处理方法都有其适用范围和优缺点,可将水平向增强体、或竖向增强体中的和优缺点,可将水平向增强体、或竖向增强体中的三种类型桩中的两种甚至三种桩综
4、合应用于加固软三种类型桩中的两种甚至三种桩综合应用于加固软土地基,形成多元复合地基,以充分发挥水平向增土地基,形成多元复合地基,以充分发挥水平向增强体以及各桩型的优势,大幅度地提高地基承载力,强体以及各桩型的优势,大幅度地提高地基承载力,减小地基沉降,从而取得良好的技术效果和经济效减小地基沉降,从而取得良好的技术效果和经济效益。益。 15.2 多元复合地基的定义及分类15.2 Definition and Classification of Multi-element Composite Foundation 一、定义一、定义 多元复合地基是指由水平向增强体、竖向增多元复合地基是指由水平向增强
5、体、竖向增强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种强体中的刚性桩、柔性桩、散体材料桩中的两种或两种以上的增强体,采取不同的组合方式对天或两种以上的增强体,采取不同的组合方式对天然地基加固所形成的复合地基。然地基加固所形成的复合地基。 二、分类二、分类 主要分为三大类:主要分为三大类: (1)1)多桩型复合地基多桩型复合地基 (2)2)双向单桩型复合地基双向单桩型复合地基 (3)3)双向多桩型复合地基双向多桩型复合地基 在多桩型复合地基中,可将桩身强度较高的在多桩型复合地基中,可将桩身强度较高的桩称为主桩,将强度较低的桩称为次桩。可将多桩称为主桩,将强度较低的桩称为次桩。可将多桩型复合地基分为
6、两类:在第一类多桩型复合地桩型复合地基分为两类:在第一类多桩型复合地基中,主桩作用为主,次桩为辅;在第二类多桩基中,主桩作用为主,次桩为辅;在第二类多桩型复合地基中,型复合地基中,主桩的数量较少,仅布置在节点主桩的数量较少,仅布置在节点或荷载较大处,其主要目的是减小沉降,地基承或荷载较大处,其主要目的是减小沉降,地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。载力提高主要依靠次桩的置换作用。 三、多桩型复合地基三、多桩型复合地基 双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向双向增强体复合地基由水平向的增强体和竖向的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体的增强体与天然地基土体共同组成。在双向增强体复合地基
7、中,如果竖向的增强体只有一种桩型,那复合地基中,如果竖向的增强体只有一种桩型,那么可称之为双向单桩型复合地基么可称之为双向单桩型复合地基( (见图见图15-2)15-2);如果;如果竖向的增强体有两种或两种以上的桩型,那么可以竖向的增强体有两种或两种以上的桩型,那么可以称之为双向多桩型复合地基(见图称之为双向多桩型复合地基(见图15-315-3)。)。 四、双向增强体复合地基四、双向增强体复合地基多桩型复合地基(Multi-Pile Composite Foundation)双向单桩型复合地基双向多桩型复合地基15.3.1 15.3.1 多桩型复合地基承载力的计算多桩型复合地基承载力的计算1.
8、 1. 第一类多桩型复合地基承载力计算第一类多桩型复合地基承载力计算 15.3 多桩型复合地基法多桩型复合地基法15.3 Bearing Capacity of Multi-pile Composite Foundationg1p1e/mAA2p2e/mAAsep1p2AAAA 复合地基承载力由三部分组成复合地基承载力由三部分组成(1)当次桩为强度较高的柔性桩(例如深层搅拌)当次桩为强度较高的柔性桩(例如深层搅拌水泥土桩)时,采用下式计算复合地基承载力水泥土桩)时,采用下式计算复合地基承载力a1a2spk12212skp1p2(1)RRfmmmmfAA(2)当次桩为强度较低的柔性桩(例如石灰桩
9、、)当次桩为强度较低的柔性桩(例如石灰桩、灰土挤密桩等)或散体材料桩(例如碎石桩)时,灰土挤密桩等)或散体材料桩(例如碎石桩)时,采用下式计算复合地基承载力采用下式计算复合地基承载力a1a2spk12212skp1p2(1)RRfmmmmfAAa1spk122pk212skp1(1)Rfmm fmmfA 2. 2. 第二类多桩型复合地基承载力计算第二类多桩型复合地基承载力计算 对于第二类多桩型复合地基,主桩的数量较少,对于第二类多桩型复合地基,主桩的数量较少,仅布置在节点或荷载较大处,其主要目的是减小仅布置在节点或荷载较大处,其主要目的是减小沉降,地基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。沉降,地
10、基承载力提高主要依靠次桩的置换作用。 在实际工程中,可按两种情形考虑:在实际工程中,可按两种情形考虑: 第一种情形第一种情形 考虑主桩分担一定的荷载,根据桩的类型及考虑主桩分担一定的荷载,根据桩的类型及地质条件采用经验参数法计算单桩承载力,扣除地质条件采用经验参数法计算单桩承载力,扣除主桩承受的荷载后,剩余荷载由次桩形成的复合主桩承受的荷载后,剩余荷载由次桩形成的复合地基承担。地基承担。 第二种情形第二种情形 将主桩的承载作用作为安全储备,仅考虑次将主桩的承载作用作为安全储备,仅考虑次桩形成的复合地基承担上部结构荷载,此种情形桩形成的复合地基承担上部结构荷载,此种情形即由两桩型复合地基退化为普
11、通的单一桩型复合即由两桩型复合地基退化为普通的单一桩型复合地基。复合地基承载力按通常单一桩型复合地基地基。复合地基承载力按通常单一桩型复合地基的承载力计算公式计算。的承载力计算公式计算。 15.3.2 多桩型复合地基沉降计算1. 1. 第一类多桩型复合地基沉降计算方法第一类多桩型复合地基沉降计算方法 (1) (1) 第一种情形(主桩与次桩桩长相等)第一种情形(主桩与次桩桩长相等) s s = = s s1 1 + + s s2 2 加固区土层压缩量加固区土层压缩量s s1 1可采用复合模量法计算。可采用复合模量法计算。 复合压缩模量复合压缩模量E E cscs通过面积加权法计算,也可通通过面积
12、加权法计算,也可通过试验确定。过试验确定。 E Ecscs = m = m1 1E Ep1p1+ m+ m2 2E Ep2p2+ (1-m+ (1-m1 1-m-m2 2)E)Es s加固区下卧土层压缩量加固区下卧土层压缩量s s2 2可采用分层总和法计算。可采用分层总和法计算。 其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量其次讨论复合地基加固区下卧土层压缩量s s2 2的的计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中,主计算方法。由于在第一类多桩型复合地基中,主桩的置换率较大,主桩起主要的置换作用,而且桩的置换率较大,主桩起主要的置换作用,而且由于主桩较长,建议宜采用实体基础法计算作用由于主桩较长,建议宜
13、采用实体基础法计算作用在下卧土层上的附加应力,采用分层总和法计算在下卧土层上的附加应力,采用分层总和法计算下卧土层压缩量下卧土层压缩量s s2 2。2. 第二类多桩型复合地基沉降计算方法l 在第二类多桩型复合地基中,由于主桩的置换率在第二类多桩型复合地基中,由于主桩的置换率很小,主桩的置换作用较小,绝大部分荷载由次桩及很小,主桩的置换作用较小,绝大部分荷载由次桩及桩间土承担,而主桩仅布置在节点或荷载较大处,因桩间土承担,而主桩仅布置在节点或荷载较大处,因此第二类多桩型复合地基的沉降计算方法与第一类多此第二类多桩型复合地基的沉降计算方法与第一类多桩型复合地基的沉降计算方法有较大区别,下面建议桩型
14、复合地基的沉降计算方法有较大区别,下面建议两种计算方法。两种计算方法。 第一种计算方法:采用复合模量法计算加固区第一种计算方法:采用复合模量法计算加固区土层的压缩量土层的压缩量s s1 1,采用改进的,采用改进的GeddesGeddes法计算下卧法计算下卧土层的压缩量土层的压缩量s s2 2。 第二种计算方法为工程中的实用简化计算方法,第二种计算方法为工程中的实用简化计算方法,即将总荷载扣除桩体承受的荷载后的剩余荷载作即将总荷载扣除桩体承受的荷载后的剩余荷载作用在复合地基加固区上,其加固区土层和下卧层用在复合地基加固区上,其加固区土层和下卧层土层上的附加应力计算方法与天然地基中应力计土层上的附
15、加应力计算方法与天然地基中应力计算方法相同算方法相同 。 1 1 多桩型复合地基中的单桩检测多桩型复合地基中的单桩检测 对于多桩型复合地基中的单桩桩身质量,可依对于多桩型复合地基中的单桩桩身质量,可依照各类桩的检测办法分别进行检测,例如,刚性桩照各类桩的检测办法分别进行检测,例如,刚性桩可采用低应变动力检测法检测桩身完整性,深层搅可采用低应变动力检测法检测桩身完整性,深层搅拌水泥土桩可采用轻便动力触探或抽芯检测,石灰拌水泥土桩可采用轻便动力触探或抽芯检测,石灰桩可采用静力触探或轻便动力触探检测桩身强度和桩可采用静力触探或轻便动力触探检测桩身强度和成桩质量,碎石桩可采用重型动力触探检测成桩质成桩
16、质量,碎石桩可采用重型动力触探检测成桩质量。量。15.3.3 多桩型复合地基检测方法多桩型复合地基检测方法15.3.3 Verification Test of Multi-pile Composite Foundation2 多桩型复合地基承载力检测方法(直接法) (1) (1) 规范方法规范方法 对于一般的复合地基加固效果检测,对于一般的复合地基加固效果检测,建筑建筑地基处理技术规范地基处理技术规范JGJ 79-2002JGJ 79-2002规定采用复合地规定采用复合地基静载荷试验,若为单桩复合地基静载荷试验,压基静载荷试验,若为单桩复合地基静载荷试验,压板可采用圆形或方形,面积为单根桩承
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