CFG桩—碎石桩组合型复合地基工程特性研究

摘要

组合桩（增强体）型复合地基近年来得到了快速发展，它由几种性质不同的桩型组合形成，综合了单一桩型复合地基的特长，发挥出各自桩型的优势，从而达到增强度和减变形的协调、经济和技术的有机统一。相比单一桩型复合地基具有相当大的优越性，在工程建设中得到广泛的应用。由此衍生的CFG桩-碎石桩组合型复合地基既有较高的承载能力又有较好的置换排水能力，在软弱的地基处理和消除震动液化地基处理中有良好的处理效果，具有较好的适应性和经济及社会效益，在我国沿海及内陆地区都有应用。
　　本论文以四川省西昌市月城丽景项目复合地基处理工程为载体，以单桩型复合地基原理为基础，提出了长度不同、直径不同的CFG桩-碎石桩组合型复合地基的设计思路，并结合项目的原位测试和现场监测结果，对此类复合地基工作特性作出分析和探究，重点有以下几个方面内容:
　　(1)通过对CFG桩-碎石桩组合型复合地基的基本理论、受力特性和发展概况的简要总结和探讨，提出了CFG桩-碎石桩组合型复合地基承载力和沉降变形的计算思路，并探讨了各自的优缺点。
　　(2)在静载荷试验、CFG桩身轴力和桩侧摩阻力试验、建筑物沉降监控的基础上，结合地勘资料和设计计算方案，分析了CFG桩单桩载荷试验结果，并对CFG桩桩身轴力、桩顶应力和桩间土应力监测数据进行研究，发现CFG桩-碎石桩组合型复合地基中CFG桩在整个受力过程中上部一定范围内均存在着负摩阻力，并且CFG桩桩身轴力、CFG桩桩顶应力和桩间土的应力随着建筑结构的荷载增加呈规律性变化。
　　(3)利用Midas/GTS有限元软件，对工程中CFG桩-碎石桩组合型复合地基的沉降变形、CFG桩桩身轴力以及桩土应力比等进行了模拟分析。通过现场数据和数值模拟的比较，验证Midas/GTS有限元软件的分析精度能够满足实际的工程需要。探讨了CFG桩-碎石桩组合型复合地基在建筑结构荷载作用下沉降变形和桩土应力比等的变化规律，对影响复合地基承载力和沉降变形的各种参数进行研究，得到各参数较合理的取值范围。
　　(4)利用Midas/GTS有限元软件，探讨了CFG桩-碎石桩组合型复合地基在地震荷载作用下的工程性状，为进一步研究CFG桩-碎石桩组合型复合地基的减震特性奠定基础。
　　(5)根据现场监测数据以及有限元数值分析结果，探讨了现行规范中承载力计算公式的合理性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和研究意义

1．2 组合桩型复合地基概述

1．2．1 组合桩型复合地基基本概念

1．2．2 组合桩型复合地基的特点

1．3 组合桩型复合地基研究现状

1．3．1 理论研究现状

1．3．2 试验研究现状

1．3．3 数值分析研究现状

1．4 本文的主要研究内容和技术路线

第2章 CFG桩-碎石桩组合型复合地基承载力基本理论

2．1 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的加固机理

2．2 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的适用范围

2．3 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的相关重要概念

2．3．1 桩土面积置换率

2．3．2 复合压缩模量

2．3．3 桩土应力比、荷载分担比

2．3．4 褥垫层

2．4 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的承载力计算方法

2．4．1 面积比法

2．4．2 应力比法

2．4．3 计算方法比较

2．5 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的变形计算方法

2．5．1 基于土体的计算方法

2．5．2 基于桩身变形的计算方法

2．6 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的抗震作用机理

2．6．1 上部结构的水平地震作用的计算方法

2．5．2 褥垫层在水平地震作用下的内力与变形研究

2．6．3 褥垫层下传水平剪力在群桩和桩间土之间的分配

2．6．4 单桩在水平地震作用下的内力和变形分析

2．6．5 CFG桩-碎石桩组合型复合地基消除液化机理及其判别方法

第3章 CFG桩-碎石桩组合型复合地基现场试验研究

3．1 工程概况

3．1．1 场地地理位置及地形地貌

3．1．2 场地气象水文条件

3．1．3 场地区域地质构造特征及地震活动情况

3．1．4 场地地质条件

3．2 CFG桩-碎石桩组合型复合地基设计方案

3．3 CFG桩-碎石桩组合型复合地基现场试验

3．3．1 场地土层波速测试

3．3．2 桩间土标准贯入试验

3．3．3 碎石桩动力触探试验

3．3．4 CFG桩完整性检测

3．3．5 CFG单桩竖向静载荷试验

3．3．6 土层浅层平板载荷试验

3．3．7 复合地基静力载荷试验

3．4 本章小结

第4章 CFG桩-碎石桩组合型复合地基现场监测研究

4．1 CFG桩-碎石桩组合型复合地基变形监测

4．1．1 水准基准点的建立

4．1．2 沉降观测点的布设

4．1．3 水准基准点的测量

4．1．4 沉降变形监测过程

4．1．5 监测成果分析

4．2 CFG桩-碎石桩组合型复合地基桩土应力监测

4．2．1 监测目的

4．2．2 监测内容

4．2．3 监测仪器的原理和方法

4．2．4 监测点布设

4．2．5 监测结果分析

4．3 本章小结

第5章 CFG桩-碎石桩组合型复合地基有限元分析

5．1 有限元计算模型和参数

5．1．1 基本假定

5．1．2 计算模型

5．1．3 边界条件

5．1．4 材料本构模型

5．1．5 材料参数取值

5．1．6 网格划分

5．2 静力计算成果及分析

5．2．1 数值模拟结果

5．2．2 模型验证

5．3 各参数静力计算成果及分析

5．3．1 筏板参数对CFG桩-碎石桩组合型复合地基工程特性影响

5．3．2 褥垫层参数对CFG桩-碎石桩组合型复合地基工程特性影响

5．3．3 桩体参数对CFG桩-碎石桩组合型复合地基工程特性影响

5．4 动力计算成果及分析

5．4．1 地基变形及应力变化特征

5．4．2 CFG桩的结构变化特征

5．4．3 筏板变形及应力变化特征

5．5 关键部位动力响应特征

5．6 本章小结

第6章 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的优化设计和质量控制探讨

6．1 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的优化设计

6．1．1 桩间土承载力特征值和压缩模量取值

6．1．2 单桩竖向承载力特征值估算

6．1．3 复合地基承载力特征值和压缩模量估算

6．2 CFG桩-碎石桩组合型复合地基的施工质量控制

6．2．1 碎石桩施工质量控制

6．2．2 CFG桩施工质量控制

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献