長短樁復合地基承載力計算淺析

韓高孝

(蘭州交通大學土木工程學院,甘肅 蘭州 730070)

隨著復合地基理論和技術發展及應用,復合地基的形式也發生了較大的變化,許多新型復合地基被應用到工程的設計和實踐中。其中長短樁復合地基就是比較典型的一種新型復合地基形式。本文主要介紹了長短樁復合地基的承載力計算方法。

1 直接疊加法

式中:fspk為復合地基承載力特征值,kPa;m1、m2分別為長短樁的置換率;fsk為樁間土承載力特征值,kN;Ra1、Ra2分別為長、短樁單樁承載力特征值,kN;Apl、Ap2分別為長、短樁的樁截面面積,m2;β為樁間土承載力發揮系數,一般取 β=0.75～1.0。

如果考慮長樁、短樁、樁間土承載力發揮系數,則地基承載力可用下面公式計算:

式中:fspk為組合樁型復合地基承載力特征值,kPa;m1、m2分別為長、短樁的面積置換率;fsk為加固后的樁間土承載力特征值,kPa;Ra1、Ra2分別為長、短樁單樁承載力特征值,kN;Apl、Ap2分別為長、短樁的樁截面面積,m2;γ1、γ2分別為長樁、短樁、樁間土承載力發揮系數。

2 分步計算法

如圖1所示,將復合地基沿深度方向劃分為三個區域。

圖1 計算示意圖

2.1 分步計算方法之一

Ⅰ區的地基承載力計算,首先計算長樁復合地基的承載力,然后視長樁復合地基為長短樁復合地基的“樁間土”,計算復合地基的承載力,如式(3)、式(4)。

式中:fspk1為長短樁復合地基承載力特征值,kPa;fspk2為長樁復合地基承載力特征值,kPa;m1、m2分別為長短樁的置換率;fsk為樁間土承載力特征值,kN;Ra1、Ra2分別為長、短樁單樁承載力特征值,kN;Ap1、Ap2分別為長、短樁的樁截面面積,m2;β為樁間土承載力發揮系數。

在Ⅱ區,因為地基土中只有長樁作為加筋體,所以Ⅱ區的地基承載力只計算長樁和土體所形成的復合地基的承載力,計算式為式(5):

式中符號意義同前。

Ⅲ區的地基承載力為天然土體本身的承載力。同樣,可把樁間土承載力提高系數和樁間土承載力發揮系數引入組合樁型復合地基承載力計算方法中,其計算過程如下。

長樁和天然地基形成的復合地基承載力特征值為:

式中:fak為基礎下天然地基土的承載力特征值;Ap1為長樁的斷面面積;m1為平均面積置換率;Ra1為單樁承載力特征值;α1為樁間土承載力提高系數,與土性和主控樁成樁工藝及主控樁的樁徑、樁距等有關。對非擠土成樁工藝,α1=1;β1為樁間土承載力發揮系數,一般 β1≤1。

短樁與承載力特征值為fspk1的等效天然地基復合后的承載力即為組合樁型復合地基的承載力,計算公式如式(7):

式中:Ap2為基礎下短樁的斷面面積;m2為平均面積置換率;Ra2為單樁承載力特征值;fspk為組合樁型復合地基承載力特征值;α2為樁間土承載力提高系數,與土性和短樁成樁工藝及短樁的樁徑等有關。對非擠土成樁工藝,α2=1;β2為樁間土承載力發揮系數,一般 β2≤1。

2.2 分步計算方法之二

在Ⅰ區,先將天然地基與長樁組成的復合地基視為短樁的“樁間土”,則長樁和天然地基形成的復合地基承載力特征值為:

式中:α1為樁間土承載力提高系數,與土性和長樁成樁工藝及長樁的樁徑、樁間距等有關。對非擠土成樁工藝,α1=1;β1為樁間土承載力發揮系數,一般 β1≤1;fak為天然地基土的承載力特征值;其余符號意義同前。

組合樁型復合地基承載力特征值為:

式中:α2為樁間土承載力提高系數,與土性和短樁成樁工藝及短樁的樁徑、樁間距等有關。對非擠土成樁工藝,α2=1;β2為樁間土承載力發揮系數,一般 β2≤1;其余符號意義同前。

在Ⅱ區同樣只有長樁和土體形成復合地基,所以其承載力只計算長樁和土體形成的復合地基的承載力,其計算式如式(10):

式中符號意義同式(8)。

Ⅲ區地基承載力為天然土體的承載力。

3 結 論

以上方法沒有考慮土體與樁的相互作用,因而所計算的承載力與實際情況是有差異的,但是這兩種方法計算簡便,適于工程應用。目前考慮樁與樁間土相互作用的計算方法還有待于進一步研究。

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