【桩网复合地基沉降的影响因素探究5200字（论文）】

桩网复合地基沉降的影响因素研究TOC\o"1-3"\h\u79引言 1195141桩网复合地基简介 292341.1桩的基本概念 2202671.2网的基本概念 3178411.3褥垫层的作用 329752桩—网复合地基沉降的影响因素分析 4190722.1不同层数时沉降有限元分析 4297712.2不同桩模量时沉降有限元分析 8149292.3不同褥垫层模量时沉降有限元分析 10312292.4不同土模量时沉降有限元分析 11127863结论 12247314发展展望 1224248参考文献 14引言我国地域宽广，很多地方存在软土地基，大都分布在沿海区域，局部地区的软土深度处于30~60m的范围，厚度处于10m以上，而且有着持续性扩大的态势。因为这种土的孔隙比较大，含水量颇高，使得抗剪强度并不显著，同时渗透系数偏小，地基的稳定性不能得到有力的保障，有一定概率出现不均匀沉降的问题，而且与其余土质的地基进行对比，其沉降量会更大。目前，结合华北、东北还有东部沿海地带在进行了铁路线运营之后，可以知晓，该土层有着倾斜下滑的风险，衍生出失稳等问题[1]。不仅如此，在沿海地区，深厚软土路基里存在着隐伏型局部空洞病害的问题，这种问题很有可能会导致垮塌现象的出现，使得驾驶者们在行车时，平顺性受到不利的影响，除此之外，也会带来安全隐患，使高速铁路在进行运营的时候，存在一定的安全性问题。随着社会不断的发展，城市化进程的加快，没有足够的优良土质进行建设，我们就不得不考虑在土质条件不佳的情况下进行建设。假如要在深厚软粘土地基上建造建筑物，控制沉降量是问题的重点。软土地基地区建筑地基工程产生的事故大部分是由沉降量或沉降差太大而造成的，尤其是不均匀沉降，其对建筑物产生的危害最大。在深厚软粘土地基中建筑物的沉降量与工程投资关联密切。如果想要减小沉降量就需要加大投资，所以，需要有效的控制地基的沉降量。以控制沉降量为基础来进行设计既可保证建筑物安全又能节省资金。桩—网复合地基能减少投资，而且在沉降量的控制方面也有其特有的优势。从以往的工程实例来看，如果是采用桩—网复合地基，它的沉降量基本都符合要求[2]。伴随着时间的推移，现如今，桩网复合地基的应用率逐步提升，在我国的公路铁路等工程领域都有所普及。如今的施工工艺对比以往有着显著的进步，施工技术亦不断的完善，发展愈来愈成熟，随着工程质量的保证和检测手段的不断健全，桩网复合地基在多层和高层建筑地基处理中的应用也逐渐变多，本文开始先对桩网复合地基进行了大致的介绍，之后分析了桩网复合地基的影响因素。1桩网复合地基简介桩网复合地基的主要特点是桩、网、土三者协同工作，使桩土共同分担荷载，并具有沉降变形小且完成快、稳定性高、工期短、施工方便等优点，通过科学合理的设计与施工，可以在天然地基上布置成疏桩，减少用桩数量，进而大幅度降低工程建设成本，有着巨大的社会效益和经济效益[3]。在修建铁路、高速等领域有着较高的适用性，其主要是根据三大部分组建而成的，分别指的是桩、网以及褥垫层，无论哪个部分，均能够发挥一定的作用，后两者通常会融合在一起，其结构如图1所示。褥垫层路堤网褥垫层路堤网桩桩桩间土桩间土桩间土桩间土桩间土桩间土桩间土桩间土下卧持力层下卧持力层图1桩—网复合地基组成图1.1桩的基本概念桩是桩—网复合地基中的重要组成部分，其作用是共同分担一部分轴向、水平荷载，一同对存在的变形问题进行协调，在进行设置的时候，存在着竖向、横向以及斜向这三种不同的形式。在桩—网复合地基中，桩可以采用同一长度，也可以采用不同长度，如长短桩。长短桩具有良好的经济效益，比如在深厚的软土地基上采用软土桩，既可以减少沉降，又可以节约投资。按照不同的材料，桩—网复合地基中的桩可以分为碎石桩、砂桩、水泥土桩、石灰桩、灰土桩、CFG桩和钢筋混凝土桩等[4]。各种桩都有自己的优点和缺点。我们可以根据现场的情况，选用适合的桩。1.2网的基本概念地基中有没有网是桩—网复合地基与单纯复合地基的最大区别。网是一个综合性概念，所谓网，应是指具有加筋补强、均匀应力、提高承载力、减少沉降、稳固边坡、排水反滤、隔离渗透、增强抗疲劳能力等功能[5]，并和它所包含的土产生共同的作用的工程材料。1.3褥垫层的作用褥垫层处理是桩—网复合地基处理的一项重要工作，对地基工程特性能够起到举足轻重的影响，它属于一种由粒状材料组建而成的散体垫层，在多数情况下，会置于桩与基础之间。（1）保证桩、土共同承担荷载从褥垫层的角度上来看，其重中之重就是保证桩土共同承担荷载。当荷载作用于基础后，桩和桩间土两者共同承担荷载[6]。对于桩而言，其模量远远处于土之上，变形程度处于土之下，其能够朝上刺入，此时，褥垫层材料能够持续性的调整填补至桩间土之中，使得其承载力得到了充分的发挥，令桩和土共同承担荷载。（2）减少基础底面的应力集中当复合地基不铺设褥垫层时，会产生应力集中现象。若在复合地基中设置褥垫层，桩与桩间土的应力比就会明显下降，缓解桩对土的应力集中现象，改善基础底板的受力情况[7]。（3）减小地基沉降变形在地基沉降计算中，如果把褥垫层作为第一层土，那么算出来的最终沉降量会有所不同。如果通过分层总和法来进行计算的时候，将其作为首层土单独计算合并至原土层中计算，复合模量就会比之前更高，此时获取的沉降值亦会有所减少[8]。2桩—网复合地基沉降的影响因素分析2.1不同层数时沉降有限元分析为了分析加网是否会对后续的沉降产生影响时，本文创建了四种模型，这四个模型的参数除了网的层数有区别外，其它方面皆一致，分别设置一、二、三层网以及不加网的模型，对位移予以计算之后获取其值，接着去对比差异。图2加载后桩与桩周土的变形观察图2所示，这张图主要指的是在附加了竖向荷载之后，出现的变形状况，观察图可以知晓土体的变化并不显著，仅仅处于桩端以及该垫层位置有一定的变形状况，该垫层位置出现了变形，但是变形情况并不相同，趋近桩处存在着很明显的上凸问题，此时位移的改变量较少，而离桩较远的地方，改变量就会比较大，考虑到桩土间存在着并不小的摩擦力，此时两者间不会产生显著的错动现象；对于桩而言，其底端以下的土体变形有着匀称的特性，基本上能够与实际条件相符。图SEQ图\*ARABIC3无网图SEQ图\*ARABIC4一层网图SEQ图\*ARABIC5两层网图SEQ图\*ARABIC6三层网图3、4、5、6是不同网层数下桩土竖向位移等值线图，从图中可以看出，加网后与不加网时相比，其最大位移由靠近桩体部分向土的两侧及表面移动，说明网才使一部分本应该发生在桩和桩体附近的位移转移到了桩周土上。但加一层网与加两层网，三层网相比其位移等值线分布无明显变化。说明单靠增加网才的数量对桩土竖向位移的影响不大。图SEQ图\*ARABIC7桩顶沉降量变化图图7指的是桩顶沉降量变化图，透过这张图不难发现，在附加网之后，能够对沉降带来显著的影响，此时沉降呈下降的趋势，沉降亦能够伴随着荷载的扩增而变大，凸显出线形变化，需要注意的是，网层数带来的影响并不大，处于1~3层的情况下，区别并不明显，故而仅仅根据附加层数的方式去令沉降量予以骤降，难以获取理想的效果。2.2不同桩模量时沉降有限元分析原材料的使用，能够对桩的模量产生影响，同时对施工方法也会产生影响，因此，从材料用量和施工两个角度分析，原料的用量有一个极限值，当这种材料的用量处于极限值的时候，在相同的时间段去改善施工的质量，这么做能够有效的降低材料浪费的问题，使得地基的承载能力提升至更高的水准[9]，本文创建了累计5种模型，根据这5种模型来解析并不一致的桩的模量与最大沉降量的联系，分别指的是8、10、12、15、18GPa这5种，对相同载荷，桩模量不同情况下的最大沉降量进行深入的探索，获取二者之间的关系。a.8Mpab.10MPa(c)12Mpa(d)15Mpae.18Mpa图8不同桩模量下桩土竖向位移分布图图8是不同桩模量下桩土的竖向位移分布图。从图中可以看出：在其深度逐渐增加的同时，其沉降变化量逐渐变小，在其底部时几乎为零，它的变化较为均匀；但是改变桩模量后下沉降量随深度的变化却几乎没有太大的变化，所以桩模量的变化并不能对桩土的位移产生太大的影响。图9不同桩模量桩顶位移比较图图9是不同桩模量竖直方向最大位移比较图，由于最大位移发生在桩顶处，因此，取桩顶位移作为最大位移。从图中可以看出：桩的最大沉降量与桩模量成反比，但减小幅度较小，表明单一的桩模量的提高对沉降量影响不是很明显。2.3不同褥垫层模量时沉降有限元分析褥垫层处理是桩—网复合地基处理的一项重要工作，褥垫层对桩—网复合地基的很多工程特性都有不小的影响。处于刚性基础下桩网复合地基需要设置褥垫层，柔性基础下的桩—网复合地基也需要设置褥垫层[10]。在此次设计中，为了便于解析在桩不同的情况下，相应的桩模量与最大沉降量这两者之间的联系，本文创建了三类模型，分别指的是200、300、400KPa这三类模型，接着计算其处于每个荷载下的该量的值，对该量的变化规律进行剖析图10不同褥垫层模量桩顶位移比较图图10是不同褥垫层模量竖直方向最大位移比较图，仍然取桩顶位移作为最大位移，从图中可以看出：桩的最大沉降量随着褥垫层模量的增大而增加，说明随着褥垫层模量的增大，桩向上刺入的程度有所减小，这能够与理论相吻合，但是幅度并不大，足以表明单一的褥垫层模量的变化对该量的影响较小。2.4不同土模量时沉降有限元分析土的模量对沉降量的大小起到非常关键的影响，也是主要的影响因素，为了能够解析此模量与最大沉降量之间的关系，本文创建了相应的四种模型，分别指的是4、7、10、12MPa这4类模型，获取模量不同情况下的该量的值，接着去解析该量的变化规律。图11不同土模量桩顶位移比较图图11是桩的最大位移在不同土模量下随荷载的增加的变化折线。从上图中能够明显看出，桩的最大位移受土体模量的影响较大；随着土体模量的增大，桩的最大位移明显的减小，并且随荷载的增大而增大。3结论沉降影响因素的分析是桩—网复合地基中需要重点关注的一方面，与工程的造价和质量等关联密切。现如今桩网复合地基理论方面的研究尚未完善，与实际应用还有不小的差距。因此，我们需要加强对桩网复合地基的在理论方面研究，从而更好的使用和改进现在的技术。本文使用的是ADINA有限元软件来进行有关计算。ADINA是现如今国际上最广泛使用的大型通用有限元计算分析软件之一，本文以共建立4种对比模型，通过加网和加不同层数的网，桩的模量，土的模量及褥垫层模量变化对沉降产生的影响，通过计算分析得出一下结论：（1）桩—网复合地基因为加了网使其沉降量降低，通过计算得出，沉降量相对于单纯复合地基减少20%-30%左右。（2）通过有限元进行分析，在桩—网复合地基中网的层数增加后，没有产生很大的沉降变化，所以，如果想通过加更多的网从而减小沉降量是不太经济的。（3）分析了不同桩、不同褥垫层和桩间土模量的在一样的荷载下的沉降量变化情况，能够得出，桩和褥垫层的模量没有对沉降产生很大影响，但是桩间土的模量可以对沉降产生不小的影响。4发展展望复合地基、浅基础和桩基础是如今土木工程中常见的3种基础，作为复合地基的一种重要形式，桩-网复合地基逐渐的在工程领域中愈来愈受到人们的欢迎和认可，这种方式能够令投入的成本有所下降，能够通过调整增强体的刚度与强度等措施来满足沉降量控制等要求，存在着很大的优势。但是该地基的发展并未完善，在将来，依旧有很长的路需要前行，针对其计算式、形式、质量检测等方面的研究不够全面，存在的疏漏之处值得学者们继续去优化，其发展需要根据许多工程实践作为基础，唯有积累经验才可能推进发展的进程，这也需要设计、施工等各方面人员共同努力的去建设。在桩—网复合地基计算的理论方面，不仅包含桩—网复合地基沉降和承载力计算的一般理论，又包括不同形式的桩—网复合地基沉降和承载力计算理论和方法，要发展各种形式的桩—网复合地基承载力和沉降计算理论。相对于单纯的复合地基来说，桩—网复合地基的应用大多在软土地基用来提高地基的稳定性，相对于单纯复合地基沉降工程实录，桩—网复合地基沉降实录要少的多，其计算也更加繁杂，需要更进一步的研究。在使用该地基技术之后，可以很大程度上节约成本，值得在工程建设中应用和推广。需要注意的是，在实际进行工作时往往存在着问题，譬如说如何合理的明确桩间距，这存在着难度，因为很可能出现浪费材料的现象，与此地基相关的理论基础依旧处于逐步改善的状态中，尚未达到非常成熟的水平，未能和与日俱进的工程实践发展进程相契合，将其计算理论与实践高效的融合在一起进行探究，有着极为深远的积极意义，发展前景一片明朗。参考文献[1]龚晓南.复合地基理论及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.[2]戴阿福.长江漫滩软土岩土工程勘察与评价[J].江苏建筑,2013,(01):61-64.[3]何结兵,洪宝宁.CFG桩复合地基桩土应力比数值分析[J].扬州大学学报,2004,7(1):80-81,91.[4]栾心国.桩—网复合地基的沉降计算与有限元分析[D].大连:大连理工出版社