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从80年代开始,复合地基在国内大量应用,取得了显著的经济效益和社会效益,然而工程实践超前,而理论研究滞后的现象依然存在。褥垫层作用机理及复合地基中桩与桩周土的相互作用问题是复合地基理论中重要的研究内容,弄清复合地基中的作用机理及桩体与桩周土的相互作用关系,将有助予更好地分析复合地基的承载力和沉降,有助于创造新的地基处理工艺和方法,合理而有效地采用已有的复合地基形式。
本文以模型试验和数值模拟为基础,对CFG桩(CementFlyashGravelpiles)复合地基褥挚层作用机理进行分析研究。通过模型试验7组,对改变褥垫层厚度的单桩、群桩复合地基在竖向荷载作用下的内力及变形进行了量测和记录。并利用ANSYS大型通用有限元计算软件,系统地分析了不同桩体模量、加固区土体模量、下卧层土体模量、褥垫层厚度、褥垫层模量等因素对复合地基沉降、桩土应力比、桩身应力传递、土体应力传递等方面的影响。桩身模量达到一定程度后对沉降的影响不大。下卧层土体模量对沉降的影响非常大,因此,复合地基桩端应坐落在硬土层上以减小沉降量,提高承载力。沉降随加固区土体模量的增大而减小,可见改善桩间土的性质在一定程度上也能减小沉降量。加固区土体模量对桩土荷载分担也有较大影响,加固区土体模量越大,土体分担荷载越多。褥垫层厚度对桩土荷载分担影响较大,厚度越大土分担的荷载越多,但如果厚度太大,土分担荷载过多时,桩体便失去意义,故厚度一般取0.1~0.3米为宜。褥垫层模量的高低也影响桩土荷载分担,褥垫层模量越小,桩体分担荷载越少,适当减小褥垫层模量,有益于降低基底的应力集中现象。这对褥垫层厚度的合理设置及CFG桩复合地基的设计具有重大的指导意义。