刚性桩复合地基沉降计算方法分析

王金绍 温少杰

摘  要：在此次研究过程当中，依照应力协调的实际原则，对刚性桩复合地基沉降所具有的计算新方式进行分析，提出应力协调模式的实际方式。在此方法的构建过程中，会假定刚性中达到相应的极限承载能力桩态，由此能够进一步的对桩土应力比进行有效地得出，从而避免复合地基压缩量的实际求解问题，同时通过实际的工程实例与相应的其他两种典型刚性桩复合地基的沉降方式开展综合性的对比，由此可以得出，此方法的实际计算过程当中所测得的成交量与实测值具有高度的接近性。通过反推可以发现，所获得的应力比与规范取值具有高度的复合度，但由于复合地基沉降自身构建过程中会存在高度的复杂性，并且相应的理论与工程实践具有高度的有限性，因此应力协调法在实际应用过程中，仍然需要进行充分的改进。

关键词：复合地基;刚性桩沉降;计算方法

引言

刚性桩复合地基在构建过程中，主要是指应用小直刚性桩，将其作为实际竖向增强体的综合积极，并且使相应的桩井与地基之间能够构建一层具有一定厚度的垫层，并由此进行桩与土之间的沉降协调。在实际处置条件相对较差的地区，应用刚性桩复合地基能够在一定程度上对沉降进行控制，在施工过程中具有高度的简便性，施工速度相对较快，同时在施工过程当中具有高度的经济性，由此受到工程界的关注，由于刚性桩复合地基在实际构建过程当中，相应的沉降计算具有一定程度的复杂性，而实际的沉降计算理论与实践相比较为落后在建筑地基技术规范的构建过程中，也并未对其实际的计算方式予以明确。近年来，诸多学者对其开展了更加深入性的研究，部分学者针对实际施工的现实情况对管桩复合地基开展了综合性的沉降计算，对特定地基之下，其地基沉降变形所存在的一般性规律进行详细的分析，部分学者在研究过程当中对刚性桩复合地基沉降的方法进行了重要性的比较，并且对各方法所具有的优点缺点进行详细的分析，而部分学者在研究过程当中通过实验室的研究方式对复合地基，在实际构建过程中，其应力场的实际分布情况进行思考，部分学者在研究过程当中会通过ANSYS数学软件模型对刚性桩以及柔性桩复合地基在构建过程当中所存在的荷载传递方式进行分析，而相应的结果显示出，两种地基在构建过程中，实际的荷载传递方式会存在高度的差异性特征，由此也揭示了在计算两种地基沉降过程当中，所使用的方法应当具有高度差异性特征。部分研究人员在研究过程中，通过极限应力法对刚性桩复合地基所具有沉降进行更加深入性的计算。在此次研究过程中，主要基于桩土应力协调的现实原则，提出一种对刚性桩复合地基沉降计算的方法，相应的方法为应力协调法在研究过程中会与极限应力法以及CFG法的实际结果进行综合性的比较，而通过比较结果可发现，应力协调法的应用过程中，其自身与工程的吻合度相对较高，并且拥有较高的适应性，以下对实际的实验方式进行详细的分析。

1对应力协调法进行分析

对于刚性桩复合地基的构件而言，其上部结构传递的基底平均刚性桩假定刚性桩在构建过程中，其实系面积置换率达到等于0，则实际构建为天然地基桩态，此时其所具有的附加应力会由土体予以承担。由此也使得实际沉降稳固的需求无法得到有效的满足，并且是相应的地基无法达到承载的现实目的。如果M等于1，则，情况为全部置换，此时实际附加力会全部由相应的刚性桩予以承担，在实际构建过程中，其经济力相对较低，并且实现难度较大，基本不可予以实现。较为合理的方式在于对面积置换率M进行设置。一方面而言，可以进一步的对承载力以及实际控制沉降的要求以满足，另一方面而言，在研究过程中能够进一步使刚性桩能够接近其极限的承担能力，由此提升施工所具有的经济性过程中可以假定实际刚性桩所具有的截面面积达到a，其自身所具有的极限承载力达到R，同时可以假定实际的刚性桩在构建过程中达到其所具有的极限承载能力桩态，依照应力协调的原理，刚性桩其自身所具有的承担基地平均附加力p1表达式，可由公式1予以显示。

公式1：

此外在研究过程当中，相应的土间承担的基底平均附加率P2可将其看作为p2=P0-P1。而所获得的中间土承担的机体平均附加力，P2之后便可以充分的应用分层总和法对桩间土所具有的沉降量进行计算，通过中土之间所具有的应力协调，能够进一步使桩与土充分的协调其变形沉降中间土的沉降量。在实际构建过程当中便是实际刚性复合地基的沉降与极限应力法、CFG法等诸多模式进行比较，相应的应力协调法，在应用过程当中能够充分的避免计算刚性桩及桩之间所具有的应力比，在计算过程当中其简便度较高，同时可以反推应力比的实际表达式，相应的表达式可有公式2予以显示。

公式2：

在研究过程中，需要充分的注意，在此次研究过程中所指的沉降量主要是指刚性桩在实际长判位之内，其复合地基的成交量整体地基沉降量在构建过程中，需要进一步的包含沉降协调层以及相应的桩间以下的土层所具有的沉降量。

2算例驗证

在此次研究过程中，选取某工程实例进行计算，在实际使用过程中，其实系基础面积达到1500平方米，基底所具有的平均附加值的应力达到400kPa，在实际构建过程中，会使用直径达到600毫米的钻孔灌注桩刚性桩复合地基进行综合性的施工，在实际施工过程中所具有的平均有效桩程达到31.5米，桩底距离基岩所具有的距离达到2.5米。在实际的基础底板范围内进行均匀性的铺装，经过实际的计算，相应的单桩极限承载力能够达至4200kN。在研究过程当中，如果不考虑刚性桩的现实存在，则整体计算可求得天然地基的沉降为125毫米，通过应力协调法对钢性复合桩的地基总沉降，结果计算能够达到32.1毫米，依照实际观测以及具体的推算实际工程所具有的成交量为26.0毫米。与实际应力协调法所具的结果具有一定程度的接近性误差达到23.4%，由此可以发现刚性桩复合地基在应用过程当中，能够在一定程度上起到较为优质的沉降控制效果。

3对三种计算方式进行比较

鉴于在当前的实际研究过程中，大部分文献会更加推荐应用CFG法以及极限应力法开展实际的刚性桩的沉降计算，在此次研究过程中，选取上述案例为背景，对三种方法的计算结果进行比较可以发现，通过应力协调法所测得的总沉降量为32.1毫米，通过规范CFG所具有的测试方法测得的结果为42.7毫米，与实际的误差达到64.2%，并且在实际施工过程当中需要对复合地基的压缩模型进行计算，而应用极限应力法，虽然不需要对复合地基压缩模量进行计算，但其在实际测量过程中，所测得的总成交量为43.0，与实际成交所具有的误差达到65.4%。通过上述研究可以发现，无论何种方法进行计算，就实际测量结果而言，就会存在一定程度的偏差，但经过比较可以发现，应力协调法所具有的误差相对较低，并且应力协调法在实际计算过程当中，与极限应力法所推算出的桩土应力比值具有了一定程度的差距，其中应用协调法计算所具有的应力比值与规范所提供的应力比值一般介于1.5～4.0之间，具有一定程度的吻合性，而通过极限应力法所测出的结果，则与之拥有的较为突出的差距。三种方法在实际构建过程中，其基本原则均在于分层总合法。而针对复合地基沉降计算中，其主要的难点在于对压缩模量进行确定，应力协调法以及相应的极限应力法的实际构建过程当中，并不会涉及对压缩模量进行计算，而规范CFG法的应用过程中，则需要先行对复合地基的压缩模量进行计算，然后进行实际的成交量获取，其复杂度相对较高。

4结论

在实际研究过程中可以发现，应力协调法在应用过程中，能够在一定程度上拥有较为简便的计算方式，并且通过实例分析可发现，其实际效果较为良好，能够对设计的需求予以满足，同时在应用过程中，由于并不需要对复合地基的压缩模量进行求解，因此使整体计算过程得以更为简洁。但在研究过程当中同样需要注意，应用应力协调方式进行计算的效果，仅通过此次实验研究仍然相对不足，需要使相应的研究人员进行更加深入性的探索。目前，在研究过程中，需要进一步的通过更为有效的实践对其实际的研究情况进行详细分析，同时，研究人员需要充分的注重对更为优质且先进的刚性桩复合地基沉降计算方法进行探讨与思索，使相关技术能够得到不断的更新与完善。

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