可调模量的复合地基桩土协同逆向传力装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于±木工程领域，特别设及建筑工程的粧±复合地基工程和粧±复 合粧基。
【背景技术】
[0002] 现有粧±复合地基均采用刚性粧+ ±或刚性粧+半刚性+ ±的复合模式。依据复 合地基理论，上部结构荷载传至复合地基后，在复合地基的传递顺序是：刚性粧一 ±(定义 为正向)，也就是上部建筑荷载总是由压缩模量高的增强体先承担，而后渐次地向压缩模量 低者传递。我们将运种传递现象叫做应力正向传递。正向传递充分发挥了粧的承载力，而 ±的承载力没有得到充分发挥，其结果是复合地基中粧设置得往往富余，造成粧资源浪费， 而±的承载力资源没有得到充分发挥利用。运是复合地基造价仍然偏高、工期迟缓的主要 原因。现有最近的技术是在粧顶部安置一个完全柔性粧垫或粧帽，其材料是泡沫板，其主要 缺陷:a)无法针对不同场地及建筑结构调整粧垫或粧帽的模量，其实用性受到限制；b)施 工安装不方便；C)施工时需在粧周围开挖环形槽，对原状地基±产生扰动，破坏原状±的岩 上力学性能；d)如果粧垫或粧帽下的粧是灌注粧，由于粧身不规则，粧垫无法顺利安装，需 要额外花费大量人工修凿粧身形状；e)粧垫模量无法精确调整与设定。
【发明内容】
[0003] 本实用新型提出的是一种可调模量的复合地基粧±协同逆向传力装置，其目的： 1)降低工程成本，充分提高和利用天然上体的承载力，而上体是比粧更廉价的建筑材料，上 部结构荷载先由±体承担，不足部分由刚性粧承担，缺多少补多少，可W获得成本更低廉的 复合地基，具有实用性；2)复合地基受力明确、技术新颖。复合地基刚性粧顶端设置柔性的、 模量远低于±的传力装置后，上部建筑荷载首先由粧周±体承担，在一定荷载范围内，刚性 粧几乎不受压应力。随着上部荷载的增加，荷载对粧周±体产生预压，±体产生固结效应， ±体承载力增加。当±体承载力充分发挥后，压应力由±向
[0004] 刚性粧扩散，带动刚性粧共同工作，最终实现粧±协同承受上部荷载。荷载的传递 路径是：上'马化。
[0005] 3)施工简便、节省人工成本，可靠性高。
[0006] 本实用新型的技术解决方案：可调模量的复合地基粧±协同逆向传力盒，其特征 是由可调模量传力装置外壳（1-1)和可调模量传力装置忍（1-2)组成；所述的可调模量传 力装置忍（1-2)是由若干个压缩弹黃（1-3)，若干个压缩弹黃（1-3)竖直并联排列在柔性泡 沫板上，用胶粘固定在一起，压缩弹黃的上端与厚2mm薄铁皮粘合。
[0007] 本实用新型的优点：1)可W节省地基与粧基分项造价35% - 60%，工期提前 15%-30%;2)模量可W任意特征与设定，可W在任何不同的地质场地与上部结构荷载状况下 应用；3)装置的模量可W被精确地量化与任意设定，故可W套用现有国家标准、地方或行 业标准进行工程的设计、评价和验收，因此，本技术已于被一线工程专业人±(业主代表、设 计、施工、监理、质量监督)，接受，易于推广。
【附图说明】
[0008] 图1是可调模量传力装置的结构分解图；
[0009] 图2是设置可调模量的复合地基粧±协同逆向传力装置的构造图；
[0010] 图中的1是基础、2是砂浆或混凝±垫层、3是复合地基粧±协同逆向传力装置、4 是粧间±、5是刚性粧。
【具体实施方式】
[0011] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
[0012] 如图1所示，可调模量的复合地基粧±协同逆向传力装置，其特征是由可调模量 传力装置外壳（1-1)和可调模量传力装置忍（1-2 )组成；所述的可调模量传力装置忍（1-2 ) 是由若干个压缩弹黃（1-3)，若干个压缩弹黃（1-3)竖直并联排列在柔性泡沫板上，用胶粘 固定在一起，压缩弹黃的上端与厚2mm薄铁皮粘合。
[0013] 所述的可调模量传力盒外装置（1-1)的平面形状、直径或边长与刚性粧（5) -致；
[0014] 所述的可调模量传力装置的外壳（1-1)是柔性外壳。
[0015] 所述的可调模量传力装置忍（1-2)是一组压缩弹黃（1-3)标准化竖直地排列组 厶1=1〇
[0016] 可调模量传力装置的工作原理：
[0017] 1)可调模量传力盒总弹力及总劲度系数
[0018] 因为可调模量盒忍是由单个劲度系数相同的弹黃所组成的并联弹黃组。设单个弹 黃的所受弹力为f，k为弹黃劲度系数(也叫刚度系数)，由胡克定律可知：
[0019]fl=kl*x(X为各弹黃统一的某个压缩量)，
[0020] f2=k2*x,
[0021]f3=k3*x，
[0022] ......
[0023]fn=kn*x。
[0024] 可调模量传力装置的总劲度系数k=kl+k化k3+……虹，
[00巧] 由kl=k2=k3=......kn
[0026] 所W，传力装置总劲度系数k=nkl (η为弹黃个数）
[0027] 弹黃并联后的总弹力f=fl+f2+f3+……化=nfl，即可调模量传力装置的总弹力与 弹黃的个数成正比例。
[0028]2)可调模量传力盒的杨氏模量与总劲度系数
[0029] 在一般情形下，胡克定律还可W表述为：在弹性限度内，物体的应力(胁强）滿.与 应变(胁变）ε成正比，即：
[0030] 巧=y ε
[0031] 式中y为材料的杨氏模量。对于特定种类的材料，其杨氏模量为一常数。杨氏模 量的大小表示材料抵抗拉伸与压缩能力的强弱。应力表示作用在单位面积上的内力，表 示为嘴,=F/S，F为内力在截面法线方向的分量，它代表了弹性体内因压变形而产生内力的 强弱；
[0032]应变ε表示单位长度的长度改变量，ε可表示为ε=AL/U，（L。为原长，ALA-L。为绝对伸长量)，因此，胡克定律又可表示为：
[0033]
[0034] 因此，材料劲度系数k又可W表示为：
[0035]
[0036] 由上式知道，弹黃的劲度系数与下列因数有关：
[0037]a、k与杨氏模量y即材料的种类有关；b、k与材料的截面积S大小有关；C、k与材 料原长L。有关。在实际工程中，径向同性材料的压缩模量值常与其杨氏模量值近似相等。 材料的压缩模量或杨氏模量越大，材料也就越是坚硬，也就越是不易压缩变形。
[0038] 由于可调模量传力装置忍内配置的弹黃的材料、长度、截面积完全一样，即弹黃的 y、S、L。相同，因此，可调传力装置忍内的并联弹黃组其实是保持弹黃的杨氏模量y和弹黃 长度L。不变，只是简单地将弹黃截面积和劲度系数也同时增大了η倍而已。工程中只需调 整弹黃的数量，即可方便地调整整个传力装置的压缩模量。
[0039] 3) ±的压缩模量指标由岩±工程勘察报告提供。
[0040] 4)比较2)与3)的压缩模量大小，可W非常方便地人为设定可调模量传力装置的 压缩模量小于±的压缩模量。
[0041] 5)依据±力学原理及复合地基应力集中理论，当其他条件相同时，上部荷载的应 力首先由压缩模量较大者承担。由于刚性粧的顶部安放了可调模量传力装置，其模量(经设 定）小于±的模量，故上部应力首先由粧与粧之间的±体承担，运样的话，在上部荷重加载 的一定范围内，刚性粧可W被视为不承受压应力。
[0042] 6)随着上部荷载继续增加，±体受到的压应力越来越大，±体产生压缩固结，依据 上体密实有效应力增强原理，上体强度增加，其承载力相应得到提高。当上体承担荷载趋于 达到整体剪切破坏的临界状态时，±体承载力完全发挥。
[0043] 7)随着±体被压缩与固结，可调模量传力装置也逐渐被压缩，当可调模量传力装 置内压缩弹黃受力达到材料屈服极限载荷时(此时传力盒上下两端几乎完全重合)，粧与粧 间±转入协调工作，共同承担上部荷载。
[0044] 8)所谓"可调模量的复合地基粧±协同逆向传力装置"，就是基于复合地基的传力 特性通常是上部建筑荷重传递至复合地基后，首先由复合地基内压缩模量高的粧来承担压 应力，因此压应力的传递路径是粧一±(正向)。当粧顶设置"可调模量的复合地基粧±协同 逆向传力装置"后，上部荷重传递路径变为±-粧(逆向），运便是本发明之所谓的"逆向传 力"。
[0045] 如图2所示，复合地基设置可调模量的复合地基粧±协同逆向传力装置，其施工 步骤：
[0046] 1)打粧机施工刚性粧5;
[0047] 2)开挖基槽、整平粧间± 4;
[0048] 3)修凿整平粧顶，粧顶平整面高度比基槽顶面低一个可调模量传力装置1的高 度；
[0049] 4)安放可调模量传力装置3 ;
[0050] 5)施工砂石垫层2;
[0051] 6)搁筑基础1。
【主权项】
1.可调模量的复合地基粧土协同逆向传力装置，其特征是由可调模量传力装置外壳 (1-1)和可调模量传力装置芯（1-2)组成；所述的可调模量传力装置芯（1-2)是由若干个压 缩弹簧（1-3)，若干个压缩弹簧（1-3)竖直并联排列在柔性泡沫板上，用胶粘固定在一起， 压缩弹簧的上端与厚2mm薄铁皮粘合。
【专利摘要】本实用新型是可调模量的复合地基桩土协同逆向传力装置，其特征是由可调模量传力装置外壳（1-1）和可调模量传力装置芯（1-2）组成；所述的可调模量传力装置芯（1-2）是由若干个压缩弹簧（1-3），若干个压缩弹簧（1-3）竖直并联排列在柔性泡沫板上，用胶粘固定在一起，压缩弹簧否上端与厚2mm薄铁皮粘合。本实用新型的优点：可以节省地基与桩基分项造价35%—60%，工期提前15%-30%；2）模量可以任意特征与设定，可以在任何不同的地质场地与上部结构荷载状况下应用;3)装置的模量可以被精确地量化与任意设定，故可以套用现有国家标准、地方或行业标准进行工程的设计、评价和验收。
【IPC分类】E02D27/12
【公开号】CN205012361
【申请号】CN201520639984
【发明人】刘厚松, 戴德利, 沙祥明
【申请人】江苏卓典钻掘科技有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年8月24日