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(fā)展及應用,復合地基的形式也發(fā)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(fā)揮系數(shù),一般取 β=0.75～1.0。

如果考慮長樁、短樁、樁間土承載力發(fā)揮系數(shù),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(fā)揮系數(shù)。

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(qū)域。

圖1 計算示意圖

2.1 分步計算方法之一

Ⅰ區(qū)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(fā)揮系數(shù)。

在Ⅱ區(qū),因為地基土中只有長樁作為加筋體,所以Ⅱ區(qū)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(qū)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(shù)和樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)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(shù),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(fā)揮系數(shù),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(shù),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(fā)揮系數(shù),一般 β2≤1。

2.2 分步計算方法之二

在Ⅰ區(qū),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(shù),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(fā)揮系數(shù),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(shù),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(fā)揮系數(shù),一般 β2≤1;其余符號意義同前。

在Ⅱ區(qū)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(qū)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。

[1]龔曉南.復合地基設計和施工指南[M].北京:人民交通出版社,2003

[2]劉杰,王忠海,邵立國.組合樁承載力的試驗研究[J].天津大學學報,2003,36(1):115-119

[3]JGJ 79-2002建筑地基處理規(guī)范[S]

[4]劉奮勇,楊曉斌,劉學.混合樁型復合地基試驗研究[J].巖土工程學報,2003,25(l):71-75

[5]王明山,王廣馳,閏雪峰,等.多樁型復合地基承載性狀研究[J].巖土工程學報,2005,27(10):1142-1146

[6]馬驥,張東剛,張震,等.長短樁復合地基設計計算[J].巖土工程技術,2001(2):86-91