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水泥粉煤灰碎石桩简称为CFG桩(Cement Fly-ash Gravel的简写),它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌和形成的高粘结强度桩,和桩间土、褥垫层一起形成复合地基,能够较好地发挥地基土和增强体两部分承担荷载的潜能,进而提高地基承载能力和减小地基沉降,获得良好的经济效益。然而工程界和学术界对于CFG桩复合地基的计算理论和设计方法还不够成熟,对于CFG桩复合地基工作性能和机理认识方面不够深入,例如在黄土地区灰土褥垫层的使用对CFG桩复合地基工作性能的影响还有待深入研究。可见,CFG桩复合地基工作性能的深入研究对于指导工程设计与实践具有深远的现实意义和参考价值。
本文的研究工作结合CFG桩复合地基研究状况,利用ANSYS有限元程序,以数值分析的方法建立了CFG桩复合地基的整体弹塑性模型,分析了灰土褥垫层粘聚力、内摩擦角、变形模量、厚度及其上部竖向荷载等因素的变化对复合地基工作性能所产生的影响,并且将其与传统的碎石褥垫层做对比,得出了如下几点主要结论:
(1)设置灰土褥垫层的CFG桩复合地基同设置碎石褥垫层的一样,桩身应力沿深度变化曲线的一个重要特征是其最大应力点不在桩顶,而是在桩顶下的某一深度处,在这个深度以上,桩身应力沿深度逐渐增大,在这个深度以下,桩身应力逐渐减小;CFG桩复合地基竖向荷载的传递过程是:在复合地基加载初期,荷载主要由桩间土承担,然后随着桩顶刺入量的不断增加,桩土应力比逐渐增加,即桩承担的荷载增加,桩的作用就会越来越明显。
(2)随着灰土褥垫层粘聚力、内摩擦角、变形模量的增加,CFG桩复合地基的桩顶沉降量、桩顶应力值以及桩土应力比均增加,桩顶刺入量减小。
(3)随着灰土褥垫层厚度的增加,桩顶沉降量、桩顶应力值和桩土应力比均减小,桩顶刺入量增加。曲线的转折点在褥垫层厚度为300mm处,说明褥垫层的厚度不宜超过300mm。从本算例及其工程经验分析,灰土褥垫层的厚度宜取150mm~300mm。
(4)随着竖向荷载值的增加,灰土褥垫层CFG桩复合地基的桩顶刺入量、桩顶沉降量以及桩顶应力值均增加,桩土应力比呈现出先增加后平缓的趋势。(5)同设置碎石褥垫层的复合地基相比较,在其它条件都相同的前提下,灰土褥垫层复合地基的桩顶沉降量、桩顶应力值、桩土应力比均增大,桩顶沉降量减小。
本文的研究工作结合CFG桩复合地基研究状况,利用ANSYS有限元程序,以数值分析的方法建立了CFG桩复合地基的整体弹塑性模型,分析了灰土褥垫层粘聚力、内摩擦角、变形模量、厚度及其上部竖向荷载等因素的变化对复合地基工作性能所产生的影响,并且将其与传统的碎石褥垫层做对比,得出了如下几点主要结论:
(1)设置灰土褥垫层的CFG桩复合地基同设置碎石褥垫层的一样,桩身应力沿深度变化曲线的一个重要特征是其最大应力点不在桩顶,而是在桩顶下的某一深度处,在这个深度以上,桩身应力沿深度逐渐增大,在这个深度以下,桩身应力逐渐减小;CFG桩复合地基竖向荷载的传递过程是:在复合地基加载初期,荷载主要由桩间土承担,然后随着桩顶刺入量的不断增加,桩土应力比逐渐增加,即桩承担的荷载增加,桩的作用就会越来越明显。
(2)随着灰土褥垫层粘聚力、内摩擦角、变形模量的增加,CFG桩复合地基的桩顶沉降量、桩顶应力值以及桩土应力比均增加,桩顶刺入量减小。
(3)随着灰土褥垫层厚度的增加,桩顶沉降量、桩顶应力值和桩土应力比均减小,桩顶刺入量增加。曲线的转折点在褥垫层厚度为300mm处,说明褥垫层的厚度不宜超过300mm。从本算例及其工程经验分析,灰土褥垫层的厚度宜取150mm~300mm。
(4)随着竖向荷载值的增加,灰土褥垫层CFG桩复合地基的桩顶刺入量、桩顶沉降量以及桩顶应力值均增加,桩土应力比呈现出先增加后平缓的趋势。(5)同设置碎石褥垫层的复合地基相比较,在其它条件都相同的前提下,灰土褥垫层复合地基的桩顶沉降量、桩顶应力值、桩土应力比均增大,桩顶沉降量减小。