樁伴侶(變剛度樁)對直接基礎(chǔ)與間接基礎(chǔ)的優(yōu)化作用
定 價:68 元
叢書名:21世紀(jì)土木建筑科技和管理創(chuàng)新系列叢書
- 作者:薛江煒
- 出版時間:2014/1/22
- ISBN:9787513023115
- 出 版 社:知識產(chǎn)權(quán)出版社
- 中圖法分類:TU473.1
- 頁碼:240
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
樁伴侶是中國發(fā)明專利“樁頭的箍與帶箍的樁”的俗稱,專業(yè)學(xué)術(shù)名稱為“變剛度樁”!稑栋閭H(變剛度樁)對直接基礎(chǔ)與間接基礎(chǔ)的優(yōu)化作用》探索了樁伴侶的作用機(jī)理和承載性狀,對該技術(shù)進(jìn)行了初步研究。樁伴侶將復(fù)合地基、復(fù)合樁基等不同形式的基樁整合為“廣義復(fù)合樁基”,伴侶對樁頭的應(yīng)力分擔(dān)和改變樁土共同工作的方式有助于基樁的安全和經(jīng)濟(jì)上的節(jié)約。在巖土工程基礎(chǔ)理論方面,《樁伴侶(變剛度樁)對直接基礎(chǔ)與間接基礎(chǔ)的優(yōu)化作用》還推導(dǎo)了等效偏心法證實(shí)地基承載力并不唯一。《樁伴侶(變剛度樁)對直接基礎(chǔ)與間接基礎(chǔ)的優(yōu)化作用》可供從事巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、道橋工程的技術(shù)人員參考,也可以作為土木類研究生教學(xué)參考書。
樁伴侶是中國發(fā)明專利“樁頭的箍與帶箍的樁”(200710160966.1)的俗稱:樁頭側(cè)面上下一定高度范圍設(shè)置一閉合環(huán)形箍,箍的內(nèi)徑大于樁頭的外徑,箍與樁是分開的,樁與樁頭的箍通過樁間土和墊層的傳力來協(xié)同工作,組合成帶箍的樁。因其具有對樁豎向支承剛度簡單靈活調(diào)整的特性,故稱其專業(yè)學(xué)術(shù)名稱為“變剛度樁”。為了深入了解樁伴侶的作用機(jī)理和承載性狀,本書對該技術(shù)進(jìn)行了初步研究。本書主要的研究成果、創(chuàng)新和結(jié)論包括以下幾方面。
。1)樁伴侶的發(fā)明路徑和發(fā)明目的在于人為地將樁土共同受力體的某些環(huán)節(jié)削弱或增強(qiáng),改變樁土共同工作的方式,使承載和沉降性狀向預(yù)定的方向發(fā)展,實(shí)現(xiàn)工程上可以接受的較大總體沉降與較小差異沉降和較小工后沉降,從而極大地促進(jìn)巖土工程的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)上的巨大節(jié)約。
(2)認(rèn)為以相對的深和淺來劃分基礎(chǔ)類型不盡合理,提出用“直接基礎(chǔ)”和“間接基礎(chǔ)”的表述來劃分基礎(chǔ)類型,直接基礎(chǔ)可簡單定義為能夠直接將荷載傳遞到上層天然地基的基礎(chǔ);間接基礎(chǔ)也可定義為穿過上部持力層將荷載傳遞到下部持力層并間接影響上層天然地基的基礎(chǔ),這樣一種分類方法同時包含了地基與地基兩方面的因素,更客觀地反映地基與基礎(chǔ)之間相互依存、相互影響、相互作用的關(guān)系。
。3)“用沉降量換承載力”的等價說法或具體解釋是地基承載的良性循環(huán),即“上部荷載增大-壓實(shí)地基土-地基土性質(zhì)改善-可以承擔(dān)更大的荷載-進(jìn)一步壓實(shí)地基土-地基土性質(zhì)更加改善-”;思考或質(zhì)疑了現(xiàn)有地基承載力研究絕對對稱體系假設(shè)的合理性、很長的滑移線是否具有工程意義、滑移線形式是否可能因“彈性核”破裂而改變、作用于滑移線上的附加應(yīng)力對抵抗剪切滑動的貢獻(xiàn)能否被忽略等問題;探討了設(shè)置樁伴侶對直接基礎(chǔ)破壞形式的影響。
第一章 緒論
1.1 概述
1.2 樁伴侶的“發(fā)明路徑”
1.3 地基基礎(chǔ)新的分類方法:直接基礎(chǔ)和間接基礎(chǔ)
1.4 研究內(nèi)容
第二章 對地基承載力的再認(rèn)識以及樁伴侶對直接基礎(chǔ)的優(yōu)化
2.1 地基承載力研究綜述和存在的問題
2.2 評價地基承載力新方法“等效偏心法”的推導(dǎo)過程
2.3 “等效偏心法”與其他承載力計(jì)算方法的對比
2.4 樁伴侶“止沉”與“止轉(zhuǎn)”的計(jì)算思路和基樁設(shè)置的討論
第三章 間接基礎(chǔ)存在的問題和引入“伴侶”的改進(jìn)
3.1 間接基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
3.2 復(fù)合樁基優(yōu)化設(shè)計(jì)對間接基礎(chǔ)改進(jìn)的局限分析
3.3 褥墊層復(fù)合地基技術(shù)對間接基礎(chǔ)改進(jìn)的缺陷分析
3.4 與樁伴侶類似技術(shù)研究綜述與對比分析
3.5 樁伴侶對間接基礎(chǔ)改進(jìn)方式的探討
第四章 豎向荷載作用下樁伴侶工作性狀研究
4.1 基于計(jì)算不收斂準(zhǔn)則的樁伴侶極限承載力有限元分析
4.2 樁伴侶豎向承載計(jì)算初探
4.3 樁伴侶安全度評價初探
4.4 樁伴侶沉降量研究初探
4.5 樁伴侶在處理基樁缺陷事故中的“應(yīng)用”一例
第五章 水平荷載作用下樁伴侶工作性狀研究
5.1 研究基樁水平承載性狀和概念抗震的重要性
5.2 非典型高承臺樁基與帶伴侶的樁工作性狀比較
5.3 水平荷載作用下帶伴侶的樁工作性狀數(shù)值分析
5.4 伴侶與承臺工作性狀的初步分析
第六章 結(jié)論和今后的研究方向
參考文獻(xiàn)
附錄1 樁頭的箍與帶箍的樁
附錄2 一種改變樁受力狀態(tài)的方法
附錄3 曾發(fā)表的主要論文及科研情況
后記
例如樁基礎(chǔ)屬于基礎(chǔ)而帶褥墊的剛性樁復(fù)合地基屬于地基,負(fù)摩阻力削弱樁基礎(chǔ)的承載力卻是形成復(fù)合地基的必要條件,規(guī)范要求多數(shù)樁基礎(chǔ)的基樁進(jìn)行抗震驗(yàn)算卻對復(fù)合地基中的豎向增強(qiáng)體不做要求等等,究其原因在于樁基礎(chǔ)的基樁與帶褥墊復(fù)合地基的剛性樁構(gòu)造形式上的差別,以至于將其分別歸為不同的范疇(樁基礎(chǔ)是“基礎(chǔ)”,而復(fù)合地基是“地基”),而且這兩類基樁之間的關(guān)鍵差異在于樁頭的構(gòu)造形式,樁伴侶(變剛度樁)則“雜交”了這兩類基樁的構(gòu)造特征。
剛性樁復(fù)合地基是我國地基處理領(lǐng)域一項(xiàng)偉大的發(fā)明,其核心技術(shù)是褥墊層,有關(guān)剛性樁復(fù)合地基的抗震方面的研究和結(jié)論可歸結(jié)為兩個方面,一是地基土置換為剛性樁對場地卓越周期的影響,二是褥墊層的隔震作用對基樁和上部結(jié)構(gòu)加速度的影響,認(rèn)為剛性樁復(fù)合地基下對相互作用體系中上部結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)明顯要比普通樁基礎(chǔ)時動力反應(yīng)小,剛性樁復(fù)合地基與上部結(jié)構(gòu)的相互作用對抗震有利。
褥墊層剛性樁復(fù)合地基的發(fā)明過程可從兩個方面來理解:一是由間接基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化來的;二是由直接基礎(chǔ)演變而來。
由間接基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化的過程大致是這樣:由于樁的強(qiáng)度及模量遠(yuǎn)高于樁間土,在外加荷載作用下,樁的變形遠(yuǎn)小于樁間土的變形,從而使樁間土難于發(fā)揮作用。由于樁端與承臺剛性地連接在一起,雖然有不少學(xué)者提出諸如利用樁端刺人效應(yīng)(復(fù)合樁基的起源)等做法,但難以從根本上達(dá)到調(diào)整樁土相對變形的目的。事實(shí)上,不少工程實(shí)測結(jié)果也表明,在建筑物使用一段時間,地基土產(chǎn)生一定固結(jié)沉降后,承臺下的土承載力極為有限,甚至出現(xiàn)樁間土與承臺底面脫開的現(xiàn)象。為了從根本上解決樁土變形協(xié)調(diào)的問題,中國建筑科學(xué)研究院地基所黃熙齡[144]院士提出在復(fù)合地基表面、基礎(chǔ)與樁、樁間土之間設(shè)置褥墊層,人為地為樁頂向上刺人提供條件,并通過褥墊材料的流動補(bǔ)償使樁間土與基礎(chǔ)始終保持接觸,從而達(dá)到樁土共同工作的目的。
由直接基礎(chǔ)演變的過程大致是這樣:為了改良天然地基,我國從20世紀(jì)70年代開始利用碎石樁(柔性樁)加固黏性土地基,但發(fā)現(xiàn)無論是提高樁長,還是加大置換率,提高復(fù)合地基承載力都存在一個瓶頸,有時,地基打人很多碎石,靜載荷試驗(yàn)承載力反而降低了。經(jīng)過分析,碎石樁樁體由散體材料組成,本身沒有黏結(jié)強(qiáng)度,主要靠周圍土的約束來承受上部傳來的垂直荷載,當(dāng)樁受荷后,在樁頂不大的一個范圍內(nèi)(一般2-3倍樁徑)樁體發(fā)生側(cè)向膨脹,于是重點(diǎn)考慮如何將樁土應(yīng)力比提高,這樣以碎石為骨干、加入少量水泥使其具有粘結(jié)強(qiáng)度、并摻入石屑可使級配良好、粉煤灰增加混合料的和易性并有低標(biāo)號水泥的作用、增加樁體后期強(qiáng)度的一種非柔性、非剛性的樁誕生了,這就是著名的CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)。