刚性桩复合地基竖向荷载作用下数值分析

附录附录M刚性桩位移及作用效应计算方法α≤2.5的桩基础、沉井基础的水平位移及作用效应计算，对支承在非岩M.0.1本附录适用于h石上的基础和岩石上的深基础，可分别采用表M.0.1-1和表M.0.1-2方法计算。

表M.0.1-1支承在非岩石上的刚性桩水平位移及作用效应计算方法土上时，m、m0按本规范附录表L.0.2-1查取；当置于岩石上时，C0按表L.0.2-2查取；λ=(∑M)/H——地面或局部冲刷线以上所有水平力和竖向力对基础底面重心总弯矩与水平力合力之比（m）；d——水平力作用面（垂直于水平力作用方向）的基础直径或宽度（m）；W0—基础底面的边缘弹性抵抗矩；b1——基础的计算宽度（m），见本规范第L.0.1条；A0——基础底面积（m2）；N——基础底面处竖向力标准值（包括基础自重）（kN）；e——基础底面处竖向力偏心距（m）；M——基础底面处竖向力偏心弯矩标准值（kN.m）；N1——基础z深度截面处的竖向力（包括z以上基础自重）（kN）；M1——由竖向力N1（包括z以上基础自重）在基础z深度截面处产生的偏心弯矩（kN.m），M1=N1e1，e1为深度z处的N1偏心距；当基础形状对称时，M1=N1e。

表M.0.1-2支承在岩石上的刚性桩水平位移及作用效应计算方法M.0.2为了保证基础在土中有可靠的嵌固，基础侧面水平压力p z 应满足下列条件：123124(tan )cos 34(tan )cos h h p h c p h c γϕηηϕγϕηηϕ⎫≤+⎪⎬≤+⎪⎭（M.0.2）式中:3h p 、h p —相应于3h z =和z=h 深度处的水平压力；ϕ、γ 、c —土的内摩擦角、重度、黏聚力；对透水性土，γ 取浮重度，在验算深度范围内有数层土时，取各层土的加权平均值；η1—系数，对外超静定推力拱桥的墩台η1＝0.7，其他结构体系的墩台η1＝1.0；η2—考虑结构重力在总荷载中所占百分比的系数，g 210.8M Mη=-；M g —结构自重对基础底面重心产生的弯矩；M —全部荷载对基础底面重心产生的总弯矩。

5.2 桩基竖向承载力计算5.2.1桩基竖向承载力计算应符合下列要求：1 荷载效应标准组合：轴心竖向力作用下N K≤R（5.2.1-1）偏心竖向力作用下除满足上式外，尚应满足下式的要求：N Kmax≤1.2R（5.2.1-2）2 地震作用效应和荷载效应标准组合：轴心竖向力作用下N EK≤1.25R（5.2.1-3）偏心竖向力作用下，除满足上式外，尚应满足下式的要求：N EKmax≤1.5R（5.2.1-4）式中N k——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下，基桩或复合基桩的平均竖向力；N kmax——荷载效应标准组合偏心竖向力作用下，桩顶最大竖向力；N Ek——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的平均竖向力；N Ekmax——地震作用效应和荷载效应标准组合下，基桩或复合基桩的最大竖向力；R——基桩或复合基桩竖向承载力特征值。

5.2.2单桩竖向承载力特征值应按下式确定：R a＝Q uk/K （5.2.2）式中Q uk——单桩竖向极限承载力标准值；K——安全系数，取 K＝2。

5.2.3对于端承型桩基、桩数少于 4 根的摩擦型柱下独立桩基、或由于地层土性、使用条件等因素不宜考虑承台效应时，基桩竖向承载力特征值应取单桩竖向承载力特征值。

5.2.4对于符合下列条件之一的摩擦型桩基，宜考虑承台效应确定其复合基桩的竖向承载力特征值：1上部结构整体刚度较好、体型简单的建（构）筑物；2对差异沉降适应性较强的排架结构和柔性构筑物；3按变刚度调平原则设计的桩基刚度相对弱化区；4软土地基的减沉复合疏桩基础。

5.2.5考虑承台效应的复合基桩竖向承载力特征值可按下列公式确定：不考虑地震作用时R＝R a＋ηc f ak A c（5.2.5-1）考虑地震作用时R＝R a＋ζaηc f ak A c/1.25 （5.2.5-2）A c＝(A－nA ps)/n （5.2.5-3）式中ηc——承台效应系数，可按表 5.2.5 取值；f ak——承台下 1/2 承台宽度且不超过 5m 深度范围内各层土的地基承载力特征值按厚度加权的平均值；A c——计算基桩所对应的承台底净面积；A ps——为桩身截面面积；A——为承台计算域面积。

CFG桩复合地基的数值分析及应用的开题报告一、研究背景复合地基是一种常见的软土地基加固方法，常见的复合地基有预应力灌注桩（CFG桩）复合地基、网格梁复合地基、水泥土搅拌桩复合地基等。

其中，CFG桩复合地基具有结构简单、抗剪承载力强、施工便利等优点，在土力学、岩土工程领域得到了广泛的应用。

然而，CFG桩复合地基在实际应用中，受到各种因素的影响，例如加载速度、土壤参数、钢筋参数等。

为此，需要对CFG桩复合地基进行数值分析，探究其力学性能，为实际工程应用提供指导。

二、研究目的本课题旨在研究CFG桩复合地基的力学性能，包括其应力、位移、变形等方面。

具体研究目的如下：1. 探究CFG桩复合地基在静力和动力加载下的力学性能。

2. 分析CFG桩土体相互作用过程中的变形及破坏模式，确定其破坏机理。

3. 研究土壤参数、钢筋参数等因素对CFG桩复合地基性能的影响。

4. 基于数值分析结果，探究CFG桩复合地基在实际工程中的应用价值。

三、研究方法本课题采用数值分析方法，通过有限元软件对CFG桩复合地基进行模拟分析，探究其力学性能。

具体研究步骤如下：1. 确定CFG桩复合地基的几何形状和材料参数。

2. 建立CFG桩复合地基的有限元模型，并进行材料非线性分析。

3. 对CFG桩复合地基进行静力荷载和动力荷载的数值模拟。

4. 分析CFG桩复合地基的应力、变形、位移等力学性能。

5. 分析CFG桩复合地基的破坏机理。

6. 研究土壤参数、钢筋参数等因素对CFG桩复合地基性能的影响。

7. 对CFG桩复合地基在实际工程中的应用进行研究。

四、预期结果通过本课题的研究，预期能够得到如下结果：1. 掌握CFG桩复合地基的力学性能，包括其应力、变形、位移等方面。

2. 确定CFG桩复合地基的破坏机理，并分析其变形及破坏模式。

3. 研究土壤参数、钢筋参数等因素对CFG桩复合地基性能的影响，为实际工程应用提供指导。

4. 探究CFG桩复合地基在实际工程中的应用价值，为工程实践提供参考。

与特征值的关系（一）、计算公式：管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp与单桩竖向承载力最大特征值Ra的计算：1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的确定：根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.5条的计算式可以计算出桩身竖向承载力设计值Rp：Rp=AfcΨc。

式中Rp—管桩桩身竖向承载力设计值KN；A—管桩桩身横截面积mm2；fc—混凝土轴心抗压强度设计值MPa；Ψc—工作条件系数，取Ψc=0.70 。

2、单桩竖向承载力最大特征值Ra的确定：根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集中的说明第6.2.6条的计算式可以计算出单桩竖向承载力最大特征值Ra：Ra= Rp/1.35。

3、管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk的确定：第一种确定方法：根据GB50007—2002《建筑地基基础设计规范》附录中单桩竖向桩身极限承载力标准值Qpk=2 Ra。

第二种确定方法：根据以下公式计算Qpk=（0.8fck-0.6σpc）A。

式中Qpk—管桩桩身的竖向极限承载力标准值KN；A—管桩桩身横截面积mm2；fck—混凝土轴心抗压强度标准值MPa；σpc—桩身截面混凝土有效预加应力。

管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk相当于工程施工过程中的压桩控制力。

4、综合以上计算公式，管桩桩身的竖向极限承载力标准值Qpk、桩身竖向承载力设计值Rp 与单桩竖向承载力最大特征值Ra的关系如下：Ra= Rp/1.35；Qpk=2 Ra=2 Rp/1.35约等于1.48 Rp。

（二）、举例说明：一、例如，根据03SG409《预应力混凝土管桩》国家标准图集标准，现对PC —A500（100）的管桩分别计算管桩桩身的单桩竖向极限承载力标准值、设计值与特征值如下，以验证以上公式的正确性：1、管桩桩身竖向承载力设计值Rp的计算：Rp=AfcΨc=125660 mm2×27.5 MPa×0.7=2419KN；03SG409《预应力混凝土管桩》中为2400 KN，基本相符。

桩基础承载力特征值和设计值桩基础，听起来有点高大上是不是？一听就知道不是普通的土木工程，而是搞得跟地球亲密接触的重活。

桩基础就是在建筑物的地基下面打上一根根“长钉”，把上面的负重通过这些“钉子”传到更深的土层里。

这样，建筑就能稳稳地站在那里，不会因为地基不牢而摇摇欲坠。

像咱们平时走路，有时候脚下不稳，容易摔跤吧？那么建筑物的“摔跤”就是地基承载力不足造成的。

桩基础就是为了防止这种“摔跤”，让建筑稳如泰山。

说到桩基础的承载力，大家是不是有点懵？别急，我来给你捋一捋。

桩基础的承载力，可以分为两种：特征值和设计值。

啥意思？特征值就是那些“标准”的数值，它代表了桩在完美条件下能承受的最大负荷。

听起来挺简单对吧？就像是你去健身房，举杠铃的最大重量。

可是，实际上并不是每次都能达到那个极限，对吧？因为生活中总有一些不稳定的因素，环境不好啊，身体状态不好啊，或者有时候杠铃上不小心加了点儿不对称的负重。

这时候就得用设计值了。

设计值就是根据实际情况调整过后的数值，考虑到所有可能的“意外”，比如地质情况、桩的材质、施工时可能的差错等等。

就像你本来能举50公斤的杠铃，但如果你今天有点儿没睡好，可能只能举40公斤。

设计值就是这个“40公斤”，它考虑了各种现实中可能会发生的变数。

这样一来，建筑的安全性就能得到保证，毕竟我们都希望自己的家和办公室稳如老狗，而不是随时可能摇摇晃晃。

再说了，桩基础的承载力特征值和设计值不是随便拿个数字就行的。

它们可得通过一系列的测试和计算来得出的，得通过土壤的性质、桩的类型、深度、长度等等多方面的因素来综合考虑。

这个过程，简直就像是把一堆拼图拼到一起，得一块块地“捏合”出一个合适的数字。

你看，土壤的坚硬程度、桩的直径、桩的材质，还有施工时的各种细节，都能影响到最终的承载力。

咱们再说说特征值的计算，讲究的可是非常精细。

比如土层要分析透，桩的长度得打到合适的深度，材料得选对，如果搞错了一点点，整个承载力就不对劲了。

关于刚性桩复合地基设计实例分析摘要:本文结合工程实例对刚性桩复合地基的设计，阐述了采用夯扩桩作刚性桩的复合地基的设计思路和计算过程，结果表明这种地基处理方案有效解决了该岩溶地区地基承载力小和沉降大的问题，并取得了较好的经济效益。

关键词：高层建筑，刚性桩复合地基设计Abstract: combining with engineering examples in the design of the rigid pile composite foundation, this paper expounds the ram for the expansion of the rigid pile pile composite foundation, the design method and calculation process, and the result shows that the foundation treatment plan effectively resolve the karst area foundation bearing capacity and settlement small big problems, and have achieved good economic benefits.Keywords: high buildings, the rigid pile composite foundation design引言近年来复合地基技术发展迅速，在以砂石桩为代表的柔性桩复合地基日渐成熟的情况下，以素混凝土桩为代表的刚性桩复合地基的应用也有逐渐推广之势。

由于刚性桩复合地基的作用机理和桩基础类似，因而有人认为它不是复合地基而是桩基础。

规范规定高层建筑中的箱基必须有一定的埋深，以抵抗外部水平力对建筑物的倾覆作用。

采用桩箱基础时，桩基础本身具有一定的抗水平力能力，通过相关的验算，就可以突破规范的限制。

刚性桩筏基础的竖向振动特性分析利用桩筏基础作为支撑，经常用于建设桥梁、洞隧、铁路等高度的地面建筑物。

由于桩筏基础的竖向振动受到交通荷载、结构振动和节奏荷载的影响，因此，对竖向振动的分析和控制显得格外重要。

本文将从理论和实际研究两个方面，介绍桩筏基础竖向振动的分析特性。

一、桩筏基础竖向振动分析理论（1）基础弹性分析桩筏基础竖向振动分析要从基础弹性分析入手，通过弹性力学理论和振动学理论，对基础振动特性进行研究和分析，求出其竖向振动的特性和振动参数。

（2）动力学分析动力学分析是桩筏基础振动特性分析的重要内容。

通过动力学方法，可以更精确的研究基础的振动特性，如刚度矩阵、质量矩阵和荷载矩阵，求出基础的振动模态信息，以及各振动模态的有效振动频率。

（3）数值模拟数值模拟是桩筏基础竖向振动分析的重要手段之一，其目的是通过计算机模拟实际工程环境中的振动情况，从而对振动的发展和演变有更进一步的分析，求出基础的模态性能及其发展趋势。

二、实际工程研究（1）桩筏基础动力和静力分析根据桩筏基础的荷载模型，可以通过静力分析和动力分析，求出桩筏基础的受力性能，以及满足设计要求时的最优参数；（2）桩筏基础振动试验为了更进一步的分析桩筏基础的竖向振动特性，需要进行振动试验，通过模拟实际的振动环境，测试桩筏基础的振动情况，以及振动幅值、频率、振型等性能参数。

（3）振动性能优化根据实际的振动试验结果，可以对桩筏基础的振动性能进行优化，如增加基础的刚度，增加基础的质量，降低基础的振动参数等，以达到改善振动性能的目的。

三、结论通过以上分析，可以得出以下结论：1、桩筏基础竖向振动特性分析应以理论和实际两方面进行研究，使用基础弹性分析、动力学分析和数值模拟等方法；2、应进行实际工程研究，进行桩筏基础的动力和静力分析，并进行振动试验，以便更准确地了解基础的振动特性，进而改善其振动性能；3、桩筏基础竖向振动分析是一个复杂而详细的过程，需要平衡理论分析、实际试验和应用优化，才能获得最佳的振动效果。

桩顶竖向荷载作用下桩土响应的数值分析刘自由;林杭;江学良【摘要】为了研究桩土之间的相互作用机理,利用数值方法建立桩土计算模型,分析桩顶荷载作用下桩侧摩阻力分布、桩体轴力分布、中性点位置的变化规律以及桩周土体的位移.研究结果表明:桩侧负摩阻力沿桩身先增大后减小,并逐渐过渡到正摩阻力;随着桩顶荷载的增大,桩侧负摩阻力逐渐减小,中性点位置上移;桩体轴力沿桩身呈现先增大后减小的趋势;受到桩侧摩阻力的作用,位于地表的桩周土体沉降受到一定影响,其影响范围随桩顶荷载的增大而减小.%In order to study the interaction mechanism of pile soil, the calculation of the pile soil system was built by the numerical method, the skin friction and axial stress distribution of pile were analyzed as well as the variation discipline of neutral point position and the soil displacement situation.The results show that the negative skin friction of pile first increases then decreases, and finally changes to the positive skin friction.With the increase of pile head load, the pile negative skin friction decreases gradually, and the neutral point position moves higher.The axial stress of pile first increases and then decreases.Due to the effect of pile skin friction, the settlement of the ground surface soil is influenced by the pile skin fiiction, and the influence area reduces with the increase of the pile head load.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)002【总页数】6页(P508-513)【关键词】桩;摩阻力;轴力;中性点;数值分析【作者】刘自由;林杭;江学良【作者单位】湖南城市学院土木工程学院,湖南益阳,413000;中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙,410083;湖南城市学院土木工程学院,湖南益阳,413000【正文语种】中文【中图分类】TU457桩基础广泛应用于土木工程建设中[1−3]，当桩土相互作用时，若桩相对于土体产生向下的位移，则土体表现为对桩的支承作用，产生正摩擦力；反之，产生负摩擦力，其分界点称为中性点。