剛性樁復合地基沉降計算方法分析

王金紹 溫少杰

摘 ?要：在此次研究過程當中，依照應力協調的實際原則，對剛性樁復合地基沉降所具有的計算新方式進行分析，提出應力協調模式的實際方式。在此方法的構建過程中，會假定剛性中達到相應的極限承載能力樁態，由此能夠進一步的對樁土應力比進行有效地得出，從而避免復合地基壓縮量的實際求解問題，同時通過實際的工程實例與相應的其他兩種典型剛性樁復合地基的沉降方式開展綜合性的對比，由此可以得出，此方法的實際計算過程當中所測得的成交量與實測值具有高度的接近性。通過反推可以發現，所獲得的應力比與規范取值具有高度的復合度，但由于復合地基沉降自身構建過程中會存在高度的復雜性，并且相應的理論與工程實踐具有高度的有限性，因此應力協調法在實際應用過程中，仍然需要進行充分的改進。

關鍵詞：復合地基;剛性樁沉降;計算方法

引言

剛性樁復合地基在構建過程中，主要是指應用小直剛性樁，將其作為實際豎向增強體的綜合積極，并且使相應的樁井與地基之間能夠構建一層具有一定厚度的墊層，并由此進行樁與土之間的沉降協調。在實際處置條件相對較差的地區，應用剛性樁復合地基能夠在一定程度上對沉降進行控制，在施工過程中具有高度的簡便性，施工速度相對較快，同時在施工過程當中具有高度的經濟性，由此受到工程界的關注，由于剛性樁復合地基在實際構建過程當中，相應的沉降計算具有一定程度的復雜性，而實際的沉降計算理論與實踐相比較為落后在建筑地基技術規范的構建過程中，也并未對其實際的計算方式予以明確。近年來，諸多學者對其開展了更加深入性的研究，部分學者針對實際施工的現實情況對管樁復合地基開展了綜合性的沉降計算，對特定地基之下，其地基沉降變形所存在的一般性規律進行詳細的分析，部分學者在研究過程當中對剛性樁復合地基沉降的方法進行了重要性的比較，并且對各方法所具有的優點缺點進行詳細的分析，而部分學者在研究過程當中通過實驗室的研究方式對復合地基，在實際構建過程中，其應力場的實際分布情況進行思考，部分學者在研究過程當中會通過ANSYS數學軟件模型對剛性樁以及柔性樁復合地基在構建過程當中所存在的荷載傳遞方式進行分析，而相應的結果顯示出，兩種地基在構建過程中，實際的荷載傳遞方式會存在高度的差異性特征，由此也揭示了在計算兩種地基沉降過程當中，所使用的方法應當具有高度差異性特征。部分研究人員在研究過程中，通過極限應力法對剛性樁復合地基所具有沉降進行更加深入性的計算。在此次研究過程中，主要基于樁土應力協調的現實原則，提出一種對剛性樁復合地基沉降計算的方法，相應的方法為應力協調法在研究過程中會與極限應力法以及CFG法的實際結果進行綜合性的比較，而通過比較結果可發現，應力協調法的應用過程中，其自身與工程的吻合度相對較高，并且擁有較高的適應性，以下對實際的實驗方式進行詳細的分析。

1對應力協調法進行分析

對于剛性樁復合地基的構件而言，其上部結構傳遞的基底平均剛性樁假定剛性樁在構建過程中，其實系面積置換率達到等于0，則實際構建為天然地基樁態，此時其所具有的附加應力會由土體予以承擔。由此也使得實際沉降穩固的需求無法得到有效的滿足，并且是相應的地基無法達到承載的現實目的。如果M等于1，則，情況為全部置換，此時實際附加力會全部由相應的剛性樁予以承擔，在實際構建過程中，其經濟力相對較低，并且實現難度較大，基本不可予以實現。較為合理的方式在于對面積置換率M進行設置。一方面而言，可以進一步的對承載力以及實際控制沉降的要求以滿足，另一方面而言，在研究過程中能夠進一步使剛性樁能夠接近其極限的承擔能力，由此提升施工所具有的經濟性過程中可以假定實際剛性樁所具有的截面面積達到a，其自身所具有的極限承載力達到R，同時可以假定實際的剛性樁在構建過程中達到其所具有的極限承載能力樁態，依照應力協調的原理，剛性樁其自身所具有的承擔基地平均附加力p1表達式，可由公式1予以顯示。

公式1：

此外在研究過程當中，相應的土間承擔的基底平均附加率P2可將其看作為p2=P0-P1。而所獲得的中間土承擔的機體平均附加力，P2之后便可以充分的應用分層總和法對樁間土所具有的沉降量進行計算，通過中土之間所具有的應力協調，能夠進一步使樁與土充分的協調其變形沉降中間土的沉降量。在實際構建過程當中便是實際剛性復合地基的沉降與極限應力法、CFG法等諸多模式進行比較，相應的應力協調法，在應用過程當中能夠充分的避免計算剛性樁及樁之間所具有的應力比，在計算過程當中其簡便度較高，同時可以反推應力比的實際表達式，相應的表達式可有公式2予以顯示。

公式2：

在研究過程中，需要充分的注意，在此次研究過程中所指的沉降量主要是指剛性樁在實際長判位之內，其復合地基的成交量整體地基沉降量在構建過程中，需要進一步的包含沉降協調層以及相應的樁間以下的土層所具有的沉降量。

2算例驗證

在此次研究過程中，選取某工程實例進行計算，在實際使用過程中，其實系基礎面積達到1500平方米，基底所具有的平均附加值的應力達到400kPa，在實際構建過程中，會使用直徑達到600毫米的鉆孔灌注樁剛性樁復合地基進行綜合性的施工，在實際施工過程中所具有的平均有效樁程達到31.5米，樁底距離基巖所具有的距離達到2.5米。在實際的基礎底板范圍內進行均勻性的鋪裝，經過實際的計算，相應的單樁極限承載力能夠達至4200kN。在研究過程當中，如果不考慮剛性樁的現實存在，則整體計算可求得天然地基的沉降為125毫米，通過應力協調法對鋼性復合樁的地基總沉降，結果計算能夠達到32.1毫米，依照實際觀測以及具體的推算實際工程所具有的成交量為26.0毫米。與實際應力協調法所具的結果具有一定程度的接近性誤差達到23.4%，由此可以發現剛性樁復合地基在應用過程當中，能夠在一定程度上起到較為優質的沉降控制效果。

3對三種計算方式進行比較

鑒于在當前的實際研究過程中，大部分文獻會更加推薦應用CFG法以及極限應力法開展實際的剛性樁的沉降計算，在此次研究過程中，選取上述案例為背景，對三種方法的計算結果進行比較可以發現，通過應力協調法所測得的總沉降量為32.1毫米，通過規范CFG所具有的測試方法測得的結果為42.7毫米，與實際的誤差達到64.2%，并且在實際施工過程當中需要對復合地基的壓縮模型進行計算，而應用極限應力法，雖然不需要對復合地基壓縮模量進行計算，但其在實際測量過程中，所測得的總成交量為43.0，與實際成交所具有的誤差達到65.4%。通過上述研究可以發現，無論何種方法進行計算，就實際測量結果而言，就會存在一定程度的偏差，但經過比較可以發現，應力協調法所具有的誤差相對較低，并且應力協調法在實際計算過程當中，與極限應力法所推算出的樁土應力比值具有了一定程度的差距，其中應用協調法計算所具有的應力比值與規范所提供的應力比值一般介于1.5～4.0之間，具有一定程度的吻合性，而通過極限應力法所測出的結果，則與之擁有的較為突出的差距。三種方法在實際構建過程中，其基本原則均在于分層總合法。而針對復合地基沉降計算中，其主要的難點在于對壓縮模量進行確定，應力協調法以及相應的極限應力法的實際構建過程當中，并不會涉及對壓縮模量進行計算，而規范CFG法的應用過程中，則需要先行對復合地基的壓縮模量進行計算，然后進行實際的成交量獲取，其復雜度相對較高。

4結論

在實際研究過程中可以發現，應力協調法在應用過程中，能夠在一定程度上擁有較為簡便的計算方式，并且通過實例分析可發現，其實際效果較為良好，能夠對設計的需求予以滿足，同時在應用過程中，由于并不需要對復合地基的壓縮模量進行求解，因此使整體計算過程得以更為簡潔。但在研究過程當中同樣需要注意，應用應力協調方式進行計算的效果，僅通過此次實驗研究仍然相對不足，需要使相應的研究人員進行更加深入性的探索。目前，在研究過程中，需要進一步的通過更為有效的實踐對其實際的研究情況進行詳細分析，同時，研究人員需要充分的注重對更為優質且先進的剛性樁復合地基沉降計算方法進行探討與思索，使相關技術能夠得到不斷的更新與完善。

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