柔性桩复合地基承载力计算方法探讨

柔性桩复合地基承载力计算方法探讨 第31卷第6期 2009年12月 甘肃冶金 GANSUMETALLURGY V01.31No.6 Dec.,2009 文章编号:1672-4461(2009)0643114-02 柔性桩复合地基承载力计算方法探讨 靳同良,柴清,王多祥 (兰州有色冶金 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院有限公司,甘肃兰州730000) 摘要:针对柔性桩复合地基承载力计算的复杂性和不确定性,本文对柔性桩复合地 基承载力的计算方法进行探 讨,选取指数函数为位移函数,根据弹性理论推导计算了桩体竖向位移,承载力及 桩周的侧摩阻力.通过对实际工 程的计算比较计算与实测结果,并分析了计算与实测结果存在差异的原因. 关键词:柔性桩;弹性理论;承载力;实例分析 中图分类号:TU413文献标识码:A FlexiblePileCompoundGroundBearingCapacityComputational MethodDiscussion JINGTong—liang,CHAIQing,WANGDuo—xiang (LanzhouInstituteofNonferrousMetallurgy,Lanzhou73000,China) Abstract:Inviewoftheflexiblepilecompoundgroundbearingcapacitycomputationcomple xityandtheuncertainty,this papercarriesonthediscussiontotheflexiblepilecompoundgroundbearingcapacitycomput ationalmethod,selectedexpo— nentialfunctionasthedisplacementfunction,hascalculatedthepilebodyverticaldisplaceme nt,thebearingcapacityand thepileweeksidefrictionaccordingtothetheoryofelasticity.Throughtotheactualprojectco mputationcomparethediffer— eneebetweencomputationandactualresult,furthermore,hasanalyzedthereasonforthisdiff erence. KeyWords:flexiblepile;elasticitytheory;bearingcapacity;actualprojectanalyzing 1引言 近年来随着社会经济的不断发展,国家对基础 设施建设的投人大大增加,建在不良场地上的高层 建筑,高速公路越来越多.在我国南方地区的软土 地基上进行工程建设更为困难,因此大量的工程场 地需要处理后方可建设.目前大量采用的水泥土桩 地基处理是柔性桩的一种,有关桩的有效长度计算, 极限端阻力的取值,桩周土变形引起的摩阻力计算 等问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 还存在着很多不足之处,缺乏理论的指导,因 此对这些问题进行研究是十分必要的. 2柔性桩地基承载力计算 2.1桩身材料强度计算 桩身材料的强度是根据单轴抗压强度计算得到 [3],在此不作进一步的说明. 2.2桩周侧摩阻力计算 有关桩周侧摩阻力的计算方法,我国学者王启 铜Il认为桩受力后,其桩周土的变形呈一定的规律 分布.故按照弹性理论构造独立变量的位移函数, 求解应力场,位移场从而解得桩周侧摩阻力,以便准 确计算柔性桩的承载力. 桩周土变形规律用位移函数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示,见式(1). rm (z,r)=z)e"7-(1) 式中:w(z,r)一桩周土位移函数;f(z)一位移 沿深度方向的独立函数;r一桩对周围土体的最大 影响半径. 采用式(1)作为位移函数,当r=r0时,土体位移 与桩体位移协调,当r一?时,桩周土的变形仅与深 度z有关. 根据上述协调条件,在桩侧表面处有: ,m (,r0)=.)e=()(2) 式中:w(z)一桩体位移. 反解式(2)得: E-m ? aiI:GSLYJL@I26…l 第6期靳同良,等:柔性桩复合地基承载力计算方法探讨l15 f(z):(3) 将式(3)代人式(1)得: (z,r)=(z)(4) 在确定位移函数后,为了简化分析,假定桩体在 轴向荷载作用下径向变形可以忽略,由弹性理论的 几何方程给出剪应力表达式: 盟:一f+1一=一l一一lG\ Or.Oz/ 略去第二项得: G=一 ()?一=一-一II.],\/ 式中:下.(Z,r)一桩周剪力;G一桩体剪切模量. 将式(4)代人式(5)得: , z,r):譬(6) 式(6)中令r=r0即可得到桩的侧摩擦力下.(z) 与轴向位移W.(z)之间的关系: (:):()(7) 取桩体微段作力平衡分析得: 一2erro)(8) 负号表示沿深度方向该变化逐渐减小. :. (9)EA 式中:E一桩体弹性模量;A.一桩体横断面积, 霄r02;p(z)一深度Z处桩的轴力. 综合式(7),(8),(9),得: : :?0]0 式中:=2. , = ro , A=E ,一 桩的柔性 指数. 式?是二阶常系数齐次方程,通解为: ()=C1+C2e 边界(Oz)=一南 (f)=,桩底端位移. 根据半无限体集中荷载作用下的Boussinesq 解…,可求的桩底土体的竖向位移: = ? 式中:n=去;?7一上覆土层对桩端位移的 影响系数,取0.5—1.0;P一桩端阻力. 结合边界条件,式中的系数可定,得到竖向位 移和竖向力的表达式: ():{c()+E~Sh[()]) p(z)袁{pc[p(f—z)]-EAp1.tWp6s()} )=p F ot? 式中:=?蟊Ar,A寺,n=EA, l.手,F=2矾l. 3工程实例分析 本文对咸阳和兴平的两个工程进行了计算,并 与实测的变形量进行比较.场地地层参数见表1, 计算结果见表2. 根据表2和式计算桩的极限承载力,取Z=Z 时.式中前一项为试桩荷载.后一项为一10.以 表1场地地层参数 E-m 咖 aiI:GSL … YJL@I 6 26_com (下转第128页) 128甘肃冶金第31卷 相矛盾的状态,则整个空间形态缺乏内在的活力和 有机更新的能力,会逐渐离散融入其它的有机空间 中去或是破败. 有机空间形态秩序的运行机制有以下二个特 点:(1)开放的动态平衡机制.开放性主要指空间形 态与周边环境道路,建筑等文脉的沟通交流和呼应. 动态平衡是开放性和稳定性的一种形态表现形式. (2)核心生成机制.核心,是指具有吸收并与外界交 换资金流,物质流,信息流等能力的空间构成体系. 对较大的控制区域而言,核心作用是促成有机空间 形态秩序生成的关键.例如美国的硅谷,5O年代斯 坦福大学的研究中心为了测试半导体的研究成果, 在这个山谷建了一个小厂,后来迅速发展为一个南 北30公里东西20公里的技术密集型城市.而一些 精心规划的城市及空间却难以形成,这充分反映出 核心生长机制的有效性. 5结语 目前正值城市化加速发展时期,如果规划好,建 设好,利用好大量的城市建筑及其空问形态,是一个 长期伴随建设过程的问题,也是一个亟待解决的问 题.在不断的建设中寻找答案也许是必然的解决办 法.上面的论述在控制性详细规划的范围内,从城 市设计的角度,阐明了有机空间形态秩序的必要性 及其运行机制.建立有机空间形态秩序,必将有力 的促进人居环境质量的进一步提高,推动城市空间 景观形成良好的风貌,保证城市的可持续协调发展. 参考文献: [1]王富臣.形态完整——城市设计的意义[M].北京:中 国建筑工业出版社会,2005. [2]潘海迅,孙宇.建筑曲线与群体设计[J].世界建筑, 2006(6). [3]项秉仁,赖牧.国外着名建筑师丛书[M].北京:中 国建筑工业出版社,1992. [4][美]凯文?林奇.城市形态[M].北京:华夏出版社, 2oo1. [5][美]卡斯腾?哈里斯.建筑的伦理功能理[M].北京: 华夏出版社,2001. [6]郑杭生.社会学概论新修[M].北京:中国人民大学出 版社. [7][美]侯利子?沙里宁.形成的探索——一条处理艺 术问题的基本途径[M].北京:中国建筑工业出版社,1989. [8][丹麦]杨?盖尔.交往与空间[M].北京:中国建筑工 业出版社,1991. 收稿日期:2009-05-30 作者简介:张志刚(1971一),男,吉林自城人,本科学历,工程师.从事 建筑设计工作. (上接第115页) 上的数值,所以差值应略小于试桩荷载,在此不作计 算.根据试验的极限荷载比较与上述分析一致. 4结语 (1)通过严格的推导计算说明,选取指数函数作 为位移函数进行分析计算简单,容易满足边界条件. (2)对不同地区不同工程进行计算,从计算结果 表2看计算值都大于实测值. (3)分析计算值大于实测值的主要原因是,在计 算过程中选取桩的弹性模量,剪切模量时采用了统 一 值,而实际条件下是不同的土层,如表1所示. (4)桩体极限荷载分析计算表明,该方法在较均 质土层上所得结果与试验值接近. 【5)经分析表明,对不同土层分层计算,然后线性 叠加得到的结果会更准确一点,但在实际工程中需 要经验判断. 参考文献: [1]王启铜.柔性桩的沉降(位移)特性和荷载传递规律 [D].浙江大学博士学位论文,1991. [2]段继伟.柔性桩复合地基数值分析[D].浙江大学博 士学位论文,1993. [3]龚晓南.复合地基[M].杭州:浙江大学出版社,1992. [4]米海珍.弹性力学[M].重庆:重庆大学出版社,2002. [5]建筑桩基技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 (JGJ94-94)[S].北京:中国建筑出 版社,1995. [6]谢晨.岩溶地区高层建筑混凝土桩复合地基运用分 析[J].甘肃科学,2003,(15):183.185. [7]米海珍,李如梦,牛军贤.含水量对兰州黄土剪切强度 特性的影响[J].甘肃科学,2006,18(1):78-81. 收稿日期:2009-05-25 作者简介:靳同良(1979-).男,工程师,2003年毕业于兰州理工大学 土木工程专业.主要从事结构设计工作. ,~/,tag.ql,tSto~4… E-ma 蚍 il:GSLYJL@126-com