基于割线模量法的多层土强夯碎石墩(刚性桩)复合地基非线性沉降分析

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原状土割线模量法是杨光华教授提出的一种的沉降计算新方法,该方法采用基于压板试验得出的原状土割线模量代替压缩模量进行沉降计算,割线模量法考虑了土体应力水平对割线模量的影响,不同深度的土层采用不同的割线模量,反映了地基沉降的非线性特性。该方法在单层土地基沉降计算中取得了较好的效果,但由于压板试验的影响深度有限,其在多层土复合地基中的沉降计算效果还缺少实践的检验。本文分别对多层土强夯复合地基、多层强夯土与刚性桩组合的复合地基沉降进行分析,主要研究内容如下:
  (1)《建筑地基处理技术规范》中采用复合土层压缩模量对复合地基进行沉降计算,然后采用沉降计算经验系数对沉降进行修正,割线模量法根据压板试验直接得出土体的割线模量代替压缩模量进行沉降计算,不需要沉降计算经验系数修正。对于上硬下软多层土复合地基,由于压板试验的尺寸有限,只能反映压板应力影响范围内上部土体的割线模量,无法得出下部土体的割线模量。
  由于下部深层土体压板试验难度较大,本文提出了一种下部土体初始割线模量的计算方法,即根据标贯试验得出的土体变形模量,除以《建筑地基处理技术规范》给出的沉降计算经验系数得出下部土体的初始割线模量,然后对上、下层土体采用不同的初始割线模量按分层总和法进行沉降计算,并与多层土强夯复合地基工程实测沉降进行对比分析。结果表明:该方法计算得出的复合地基沉降与实测沉降比较接近,精度高于《建筑地基处理技术规范》中采用复合土层压缩模量计算得出的沉降。
  (2)柔性荷载作用下的地基附加应力中心点最大、角点最小,对应的附加应力系数可通过查表得出,方便应用。但采用柔性荷载下附加应力计算得出的筏板基础下各点沉降差异较大。而实际筏板基础通过与上部结构相连接形成的抗弯刚度很大,近视为刚性基础,刚性基础加载类似于等位移加载,下部土体中任意点的竖向附加应力解析解求解很复杂,本文通过ABAQUS有限元软件求解出刚性基础加载时下部土体附加应力。分别采用刚、柔性荷载作用下的地基附加应力,结合割线模量进行沉降计算,结果表明:对于多层土强夯复合地基工程,刚性荷载作用下附加应力计算得出的基础中心点、角点沉降差异较小,与实测沉降比较吻合;柔性荷载作用下筏板基础中心点、角点沉降差异较大,但中心点、角点沉降平均值与实测沉降仍然比较接近。
  (3)多层土强夯地基与刚性桩组合的复合地基沉降计算时,把桩、土看作两个相对独立的受力体系,对土体的沉降计算时,忽略桩存在的影响,采用前述方法得出筏板基础范围内强夯复合地基荷载-沉降曲线,结合刚性桩单桩静载试验,得出带褥垫层刚性桩的荷载-沉降曲线,然后将筏板基础范围内对应于同一沉降量的带褥垫层刚性桩、强夯复合土体荷载压力进行叠加,除以筏板基础的面积,进而求出筏板基础下刚性桩复合地基的荷载(应力)-沉降曲线,并与现场实测沉降进行对比。结果表明:该方法在刚性桩复合地基沉降计算中仍然有较好的计算精度。
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