基于变刚度的CFG桩复合地基沉降调平研究

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随着国民经济的快速发展,建筑物规模的不断扩大,对地基承载能力的要求也逐渐提高。目前多采用复合地基的处理方法增强天然地基的承载力。然而复合地基竖向增强体的布置方式大多采用均匀布桩,该方法虽然满足地基强度要求,但在荷载作用下,由于桩土之间的相互作用,复合地基呈现出蝶形分布的不均匀沉降;且当上部结构为框-筒或框-剪等不均匀结构时,不均匀荷载作用下的差异沉降更为突出。为了减小差异沉降对建筑物的危害,充分发挥复合地基的承载力,使复合地基沉降趋于均匀。本文基于变刚度调平复合地基沉降理论,开展了基于变刚度的CFG桩复合地基沉降调平研究。本文基于有限元软件ABAQUS,建立与实际工程相对应的CFG桩复合地基三维模型;开展基于CFG桩复合地基核心区变桩体刚度(即分别改变其变桩长、变桩径、变桩体强度的布桩区域)、变筏板刚度(厚度)和变褥垫层刚度(厚度和模量)的沉降特性数值模拟。基于数值模拟结果分析均匀和非均匀荷载作用下,复合地基的平均沉降与差异沉降特性,并与标准等刚度复合地基沉降进行对比。主要研究内容与结论如下:(1)根据实际工程试桩报告,基于有限元软件ABAQUS,建立CFG单桩三维模型,拟合了试桩荷载-沉降曲线,验证了有限元相关计算参数选取的合理性。(2)根据所选取相关参数,建立与实际工程背景相对应的CFG群桩复合地基模型,并进行了不同类型荷载作用下,等刚度复合地基沉降特性分析。结果表明:复合地基在采用均匀布桩时,筏板沉降呈中间大四周小的蝶形分布,基础差异沉降明显,且非均匀荷载作用下差异沉降更为突出。(3)基于变刚度调平复合地基沉降的相关原理,进行了CFG桩复合地基核心区变桩体刚度、变筏板刚度和变褥垫层刚度的沉降特性数值模拟。分析了在均匀荷载和非均匀荷载作用下,复合地基的平均沉降和差异沉降的特性,并与标准等刚度复合地基的沉降成果进行了对比分析。分别得出在均匀和非均匀荷载作用下,变刚度CFG桩复合地基最有效地沉降调平因素;即无论在均匀还是非均荷载作用下,增大其变桩长的布桩区域面积为30%时,对于控制复合地基差异沉降效果最好。
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