【摘 要】
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西部大开发和一带一路战略的逐步推进,西部地区建筑工程建设事业蓬勃发展,CFG桩复合地基因其低成本等优点得以广泛应用。西部黄土地区已有高层建筑用于地基处理。但高层建筑采用CFG桩复合地基进行地基处理时,加固区桩土相互作用显著,其效果会改变加固区桩、土承载特性,但目前鲜有针对高层建筑的复合地基设计理论,现有桩土复合体理念对高层建筑而言并非合理,简单依靠单桩复合地基载荷试验结果的设计方法可能导致风险,近
【基金项目】
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黄土基坑热减湿加固机理及设计理论研究(Z20200051); 市政工程湿陷性黄土地基处理关键技术与示范(Z20190355);
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西部大开发和一带一路战略的逐步推进,西部地区建筑工程建设事业蓬勃发展,CFG桩复合地基因其低成本等优点得以广泛应用。西部黄土地区已有高层建筑用于地基处理。但高层建筑采用CFG桩复合地基进行地基处理时,加固区桩土相互作用显著,其效果会改变加固区桩、土承载特性,但目前鲜有针对高层建筑的复合地基设计理论,现有桩土复合体理念对高层建筑而言并非合理,简单依靠单桩复合地基载荷试验结果的设计方法可能导致风险,近年来较多的高层建筑CFG桩复合地基病害事例也说明了这一点。基于此,本文基于桩土相互作用就CFG桩复合地基承载及变形性状开展研究工作,探讨单桩复合地基试验结果能否反映多桩复合地基工程性状。基于西安某实例高层建筑CFG桩复合地基单桩复合地基载荷试验及实际复合地基沉降观测结果,分析了单桩复合地基载荷试验在地基应力、承载力和变形方面与实际复合地基的差异性,指出了因地区性沉降经验修正系数难以确定使得沉降验算难以实施,基于现场试验变形控制标准确定的承载力也难以达到控制变形的目的,单桩复合地基载荷试验确定的承载力满足设计要求,但实际复合地基产生了较大沉降,沉降的实测值远大于单桩复合地基载荷试验结果,说明CFG桩单桩复合地基载荷试验结果不能反映多桩复合地基工程性状,表明单桩复合地基载荷试验在高层建筑应用中具有局限性。基于单桩复合地基和实际多桩复合地基的数值模拟,分析了不同桩长、桩径和桩距下桩身轴力、侧摩阻力、桩间土及下卧层竖向和水平向应力及变形特点,并且比较了两者承载特性差异。在相同荷载下,单桩复合地基桩轴力沿深度逐渐减小,轴力峰值位于桩顶,但多桩复合地基桩轴力沿深度先增大在减小,轴力峰值位于顶面以下一定深度。单桩复合地基中上部桩侧阻力大于多桩复合地基,但单桩复合地基中下部桩侧阻力却小于多桩复合地基。同一荷载下,单桩复合地基桩间土压缩小于多桩复合地基,其桩间土压缩削减桩侧摩阻力并使得桩下沉,存在桩间土压缩沉降→桩侧摩阻力减小及桩身下沉→桩间土压缩和桩侧摩阻力达到稳定→复合地基承载力和沉降稳定的过程,出现桩土协同下沉现象导致的复合地基沉降增加,两者下卧层附加应力分布也差异较大,在邻桩桩端荷载叠加作用的影响下使多桩复合地基下卧层压缩量大于单桩复合地基。通过对比单桩复合地基和多桩复合地基荷载传递特点,总结其区别主要为在加固区桩体上半部侧阻力的“削弱作用”和桩体下半部侧阻力的“增强作用”,对下卧层为应力“叠加效应”。基于两者主要区别,提出了考虑桩-土相互作用的复合地基承载力计算方法,并针对下卧层附加应力的传递特征提出下卧层附加应力的计算方法。最后通过工程实例验算,验证了所建议的CFG桩复合地基承载力计算方法的可靠性。
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