一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法与流程

本发明涉及地基承载力计算方法，尤其涉及一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法。

背景技术：

随着各类建设规模的扩大，可以用于建设的土地越来越少。并且由于工程建设的需要，建筑使用功能的要求不断提高，需要进行地基处理的场地范围进一步扩大，对地基承载力的要求也逐渐提高。复合地基是现有地基处理技术中较为常用的一种方法，复合地基本质上即为增强体和地基土体共同承担上部结构传来的荷载作用。

目前复合地基承载力计算中，通常是先分别确定桩体和桩间土的承载力，然后根据一定的原则叠加这两部分承载力，从而得到复合地基承载力，当计算基础底面处的复合地基承载力时，尚应考虑基础埋深的修正。本发明提出一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法，直接计算基础底面处桩体的承载力及桩间土经深宽修正后的承载力，根据复合地基承载力计算公式计算基础底面处承载力特征值，将其跟规范方法计算结果进行比较，取其中较小值作为最终设计参数。该方法概念明确，更能直接准确的得到基础底面处承载力，为后续设计提供了更加合理的设计参数。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是：提供一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法，以解决现有计算方法中需通过深度修正间接获得基底承载力而不能直接计算的问题。

本发明采取的技术方法为：一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：对于粘结桩复合地基，由桩的布置形式及间距，可得桩的置换率m，由桩周土体性质及桩体强度确定单桩竖向承载力特征值ra1，采用规范方法计算复合地基承载力，根据基础埋深d对其进行深度修正得到基础底面处的承载力。

fspa1＝fspk+ηdγm(d-0.5)

式中：fspk为复合地基承载力特征值；ra1为单桩竖向承载力特征值；λ为单桩承载力发挥系数，可按地区经验取值；β为桩间土承载力发挥系数，可按地区经验取值；fak为天然地基承载力特征值；fspa1为基础底面处经深度修正后的复合地基承载力特征值；d为基础埋深；ηd为基础埋置深度的地基承载力特征值修正系数；γm为基础底面以上土的加权平均重度。

步骤二：自基础底面起算，仅考虑基础底面以下土层及桩身材料强度确定单桩竖向承载力ra2，分别计算基础底面处桩间土和桩的承载力，根据复合地基承载力计算公式直接计算基础底面处复合地基承载力。计算公式如下：

fa＝fak+ηdγm(d-0.5)

式中：fa为修正后的地基承载力特征值；fak为天然地基承载力特征值；ηd为埋置深度的地基承载力修正系数；γ为基础地面以下土的重度；γm为基础地面以上土的加权平均重度；fspa2为基础底面处的复合地基承载力特征值；ra2为基础底面处单桩竖向承载力特征值。

步骤三：比较两种方法计算得到的基础底面处地基承载力，取较小值作为最终设计参数。

fspa＝min{fspa1，fspa2}

附图说明

图1为本发明实施方式中粘结桩复合地基桩位平面布置图；

图2为本发明实施方式中基础底面处经深度修正后的复合地基承载力特征值计算示意图；

图3为本发明实施方式中基础底面处的复合地基承载力特征值直接计算示意图。

具体实施方式

下面将对本发明技术方案的具体实施方式进行清楚、完整地描述。

一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法，其具体实施过程如下：对于采用粘结桩进行处理的复合地基，如图1所示，采用规范方法计算基础底面处承载力时，自地面起算的单桩竖向承载力特征值由桩周土层性质及桩体强度确定，如图2所示：

式中：ra1为自地面起算的单桩竖向承载力特征值；up为桩的周长；qsi为自地面起算桩周第i层土的侧阻力特征值，可按地区经验确定；lpi自地面起算桩长范围内第i层土的厚度；αp为桩端端阻力发挥系数，应按地区经验确定；qp为桩端端阻力特征值，可取桩端土的承载力特征值；η为桩身强度折减系数；fcu为自地面起算桩体试块标准养护28d的立方体抗压强度平均值，多层土时取其中最小值，即fcu＝min{fcu1,fcu2,λ,fcui,λ,fcun}；ap为桩的横截面积。

由布桩形式及布桩间距可得置换率m，结合公式(1)得经地基处理后的复合地基承载力特征值为：

考虑基础埋深d，对基础底面处的承载力特征值进行深度修正，由公式(2)可得基础底面处的地基承载力特征值为：

fspa1＝fspk+γm(d-0.5)(3)

除此之外，本发明提出分别求出基础底面处桩和桩间土的承载力，直接计算基础底面处的复合地基承载力的方法，基础底面处桩间土的承载力可按基础埋深d进行深度修正得到：

fa＝fak+ηdγm(d-0.5)(4)

基础底面处桩的竖向承载力计算，同样考虑由土层和桩身强度分别提供的承载力，两者取其较小值。如图3所示，计算土层提供承载力时，仅考虑基础底面以下土层所提供的侧阻力及端阻力，计算桩身材料强度提供承载力时，也仅考虑基础底面以下桩身材料强度。故基础底面处桩的竖向承载力为：

式中：ra2为自基础底面起算的单桩竖向承载力特征值；up为桩的周长；qsi为自基础底面起算桩周第i层土的侧阻力特征值，可按地区经验确定；lpi为自基础底面起算桩长范围内第i层土的厚度；ɑp为桩端端阻力发挥系数，应按地区经验确定；qp为桩端端阻力特征值，可取桩端土的承载力特征值；η为桩身强度折减系数；fcu为自基础底面起算桩体试块标准养护28d的立方体抗压强度平均值，多层土时取其中最小值，即fcu＝min{fcu1,fcu2,λ,fcui,λ,fcun}；ap为桩的截面积。

由公式(4)、公式(5)，可直接计算基础底面处地基承载力。

针对两种方法计算出的地基承载力，为保守起见，取其中较小值作为最终基础底面处的地基承载力，即：

fspa＝min{fspa1，fspa2}(7)

实施例：

步骤一：粘结桩复合地基置换率为0.2，桩径为0.6m，桩长10m，单桩承载力发挥系数λ取0.9，桩间土承载力发挥系数β取0.5，桩身强度折减系数η取0.25，深度修正系数ηd取1.0，基础及其上覆土体平均重度取20kn/m³，基础底面尺寸为5.0m×5.0m，基础埋深为3m，地面以下土层参数如下表所示：

根据规范方法，由公式(1)、(2)、(3)可计算得出基础底面处复合地基承载力特征值fspa1＝171kpa。

步骤二：由公式(4)、(5)、(6)可直接计算得出基础底面处复合地基承载力特征值fspa2＝167.4kpa。

步骤三：由公式(7)可得最终基础底面处复合地基承载力特征值fspa＝167.4kpa。

本发明提出一种粘结桩复合地基基础底面处承载力特征值计算方法，分别计算基础底面处桩和桩间土的承载力，考虑基础底面处经深宽修正后的桩间土承载力，通过自基础底面算起的桩周土层性质和桩体强度得到单桩承载力特征值，直接采用复合地基承载力计算公式计算基础底面处承载力特征值，而不再对其进行修正。并与规范方法进行对比，取其中较小值作为最终设计参数，为复合地基基础底面处承载力特征值提供了一种更加合理的计算方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经创造性劳动的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。