[发明专利]一种变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法

说明书

本发明属于土木工程技术领域，特别是涉及一种变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法，包括：软弱土层扩径段桩的承载力特征值计算；良好持力层标准段桩的承载力特征值计算；变截面CFG群桩承载力特征值计算；变截面CFG桩复合地基的单桩承载力发挥系数计算；变截面桩复合地基置换率计算；变截面CFG桩复合地基极限承载力特征值计算。本发明解决了变截面CFG桩复合地基在地基设计中极限承载力计算问题；提出了软弱土层变截面桩复合地基置换率和良好持力层变截面桩复合地基置换率计算方法；通过极限平衡理论，解决了极限荷载条件下变截面CFG群桩端阻力重叠问题；解决了加固区中变截面CFG桩群桩基础的承载力特征值计算问题。

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，特别是涉及一种变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法。

背景技术

我国滨海平原、河口三角洲、湖盆地及山涧谷地等有广泛的软弱土分布，因地基处理费用在工程建设中所占比例非常大。刚性桩复合地基是目前应用较为广泛的软土地基处理方法之一，通过置换作用、排水作用、挤密作用和垫层作用使得地基承载力提高，沉降变形减小，具有施工周期短、质量易于控制、工程造价低等特点。采用变截面CFG桩的复合地基发挥了加固区内桩体按深度变刚度分布作用，在软土层中增加了桩体截面面积并埋入到良好持力层中，使得变截面CFG桩复合地基进一步减小了地基沉降、提高了地基承载力，获得良好的经济效益和社会效益。

对于等截面直型桩复合地基而言，已经通过理论分析、试验研究、数值计算等手段，研究了挤密效应、置换效应、排水效应、加筋效应、垫层效应等刚性桩复合地基的加固机理和破坏形式，掌握了刚性桩复合地基承载规律、褥垫层-桩体-地基的作用效应，从而找出反应这规律的计算模式。《建筑地基处理技术规范》规定的复合地基承载力特征值计算公式是借助于静载荷试验基础上的半理论半经验公式，经验系数的取值对承载力特征值计算的影响很大。目前复合地基承载力特征值计算有两种主要方法：第一种是先分别确定桩体的承载力和桩间土的承载力，根据相应的原则将这两部分叠加，即得到复合地基承载力；第二种是把桩体和桩间土组成的复合体作为整体考虑，来确定复合地基的承载力，通常采用圆弧分析法计算。通过试验发现，复合地基承载力实测值与设计值相差普遍较大，该设计往往比较保守。因此，合理确定复合地基承载力已成为复合地基设计的重要问题。目前复合地基设计中主要采用第一种方法。

而由于变截面CFG桩的几何非线性和岩土材料的材料非线性性质，桩土相互作用非线性特征明显，同时受到上部扩径段桩体部分埋入下层良好持力层的影响，变截面桩复合地基的承载规律、褥垫层-桩体-地基的作用效应已经发生了变化，现有的方法已经不能满足设计要求，因此需要提出针对变截面CFG桩复合地基承载力的计算方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法，用来计算变截面CFG桩复合地基承载力。

为了实现上述目的，本发明一种变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法，包括变截面CFG桩承载力特征值计算，变截面CFG桩复合地基的增强体地基承载力特征值计算；变截面桩复合地基置换率计算。

所述变截面桩承载力特征值计算由位于上部软弱土层的扩径段桩体承载力和位于下部良好持力层的标准段桩体持力层计算组成，而后将扩径段桩体承载力与标准段桩体承载力相加构成变截面桩的承载力。

所述变截面CFG桩复合地基的增强体地基承载力特征值计算是由变截面CFG桩复合地基的增强体软弱土层地基承载力特征值计算和变截面CFG桩复合地基的增强体良好持力层地基承载力特征值计算两部分组成。

所述变截面CFG桩复合地基置换率计算是由软弱土层变截面桩复合地基置换率计算和良好持力层变截面桩复合地基置换率计算两部分构成。

采用上述的变截面CFG桩复合地基的承载力特征值计算方法，其具体步骤如下：

步骤1：软弱土层扩径段桩的承载力特征值计算