CFG桩复合地基沉降性状有限元分析

CFG桩沉降控制桩沉降分析摘要：本文根据沉降控制桩的原理及CFG桩相对于桩基的优点，提出了用CFG桩沉降控制桩的观点，并对CFG桩与桩基受力性能进行了比较，研究了CFG 桩的变形特性及沉降计算，最终得出了CFG桩沉降控制桩设计过程及根据n~s 曲线确定布置桩数n的观点。

关键词：CFG桩；沉降控制；桩基；桩间土的承载力Abstract: in this paper, according to the principle of pile settlement control and CFG pile relative to the advantages of pile foundation, this paper presents a CFG pile settlement control pile, and the view of pile foundation for CFG pile and stress performance comparison, study the characteristics of deformation of the CFG pile and settlement calculation, concluded that CFG pile settlement control pile design process and according to n ~ s curve to determine decorate pile Numbers n point of view.Keywords: CFG pile; Settlement control; Pile foundation; Between the bearing capacity of pile soil0.引言地基基础沉降是地基基础工程的三大难点之一，至今还没有得到有效地解决。

随着建筑规模的扩大，桩基础领域发展迅速，桩基础在减少建筑物沉降，提高地基承载力方面有独特的优点和不可替代的作用，其中，CFG桩具有普通桩基不可比拟的优点。

CFG桩复合地基沉降影响因素的数值分析摘要：利用FLAC−3D程序对在CFG桩单桩复合地基的沉降性状进行模拟，分析其沉降随褥垫层厚度、褥垫层模量、桩长径比、桩端土与桩间土模量比等因素的变化规律，从而为CFG桩复合地基的优化设计提供依据。

关键词：CFG桩，复合地基，数值模拟，沉降0、前言CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩(Cemnet Flyash Gravel Piles )的简称，是由碎石、石屑、砂石和粉煤灰组成混合料，掺入适量水进行拌和，采用各种成桩机械形成的桩体[1]。

CFG桩复合地基已被广泛的应用实际工程中，但在工程设计中，变形有关的各项系数的取值大多凭经验确定，解析解往往难以求得，相对而言数值方法是一种强有力的工具。

本文将采用FLAC−3D有限差分程序，研究CFG桩复合地基在竖向荷载下的变形特性，分析了影响复合地基沉降的因素及其内在联系。

1、计算模型的建立1.1、模型建立的基本假设为了尽可能使模型与实际情况相符，而又节约建模和计算时间，在建模和计算时做如下的假定。

①同种材料是理想均质，各向同性体；②土体和垫层为理想弹塑性模型，采用摩尔−库伦模型；③承台和桩体用弹性模型；④在承台与垫层、垫层和土体之间的接触面均没有相对滑动，其接触面上的节点在变形过程中始终保持接触。

1.2、几何模型的建立模型建立越简单，各影响因素之间相互干扰越少，能更直接反映出影响因素的作用，加深对复合地基沉降性能的理解，据此可以推广到其它情况[2]。

CFG单桩复合地基承受轴对称垂直荷载作用是一个轴对称问题，为简化计算，可取其1/2区域进行分析。

根据工程中单桩复合地基载荷试验的沉降结果，在距一倍载荷板直径处，其地表沉降极小[3]。

本文有限差分计算域水平方向取承台边缘外延5倍载荷板宽，竖直方向自桩顶起取至2倍桩长深度，桩长10m，桩径600mm，模型尺寸10×5×20m3，褥垫层厚300mm，承台1.6×0.8×0.5m3，边界条件为除顶面外各面均施加与其垂直的约束。

CFG桩网复合地基论文：CFG桩网复合地基土拱效应薄膜张拉效应沉降计算有限元分析【中文摘要】随着西部大开发的不断推进和国家高速公路网的日益完善,目前西南内陆地区高速公路的建设正如火如荼的进行当中。

不同于沿海及内陆平原地区,在西南山地型地区修筑高速公路有其自身的特点,工程人员面临着复杂的气候、水文、地质等新问题,其中软土地基处理便是其中比较有代表性的工程难题。

本文首先对贵州省高速公路建设中软土地基的处理方法进行广泛的调查和资料的收集,总结出贵州省山区软基特点,重点分析了在建的贵州省遵毕高速公路软土变形特点,并提出CFG桩网复合地基来处理该区域软土路基;然后,针对CFG桩网复合地基的结构形式,具体阐述了桩网复合地基中桩、网、垫层的分类、功能及加固机理,同时研究了荷载传递过程中的土拱效应和薄膜张拉效应;其次,在前人设计的基础上,对CFG桩网复合地基的加筋垫层计算、复合地基承载力计算、沉降计算进行了总结、分析和修正,并提出了两个修正公式。

最后,根据高速公路的特点,以沉降量为控制核心的设计思路,按照修正公式为标准的设计方法来确定CFG的各项参数,从而满足设计要求,并依托遵毕高速十八标合同段软土地基作为工程实例进行设计计算和有限元分析。

CFG桩网复合地基具有沉降变形、工后沉降较易控制,工程造价低等特点,同时设计人员可以灵活调整桩的各项参数来满足地基承载力和沉降变形,运用前景广阔。

目前,CFG桩网复合地基的设计理论远远落后于工程实践,因此,加强设计方法的研究更加有利于CFG桩网复合地基的设计、施工及检测,在西南内陆高速公路软基处理中具有更大的发展空间。

【英文摘要】With the continuous advance of western development and the increasing growing of state highway network,the current construction of the highway in the southwest area is in full swing in progress. Unlike the coastal and inland plains, highway construction has its own characteristics in the southwestern mountainousarea,engineers are faced with more complex climate, hydrology, geology and other new issues, soft treatment is one of which more representative of the engineering problems.Firstly, based on the construction of the Guizhou Expressway treatment of soft soil foundation for extensive research and data collection, the features of soft soil foundation is summarized, the soft deformation characteristics on ZUN-BI Highway in Guizhou Province is analyzed under the construction, and CFG pile-net composite foundation to deal with the region of soft soil foundation is proposed; Secondly, for the CFG pile net composite foundation structure, classification, function and strengthening mechanism of pile, net, cushion in the pile net composite foundation is specifically addressed, then the load transfer in the process of soil arching and tensioned membraneeffect is focuses on. Thirdly, based on the previous design, the CFG pile composite foundation reinforced cushion calculation,composite foundation bearing capacity, settlement calculation are summarized, analyzed and modified, then two amendments to the formula is proposed. Finally, according to the characteristics of highway, in order to control settlement as the core of the design ideas and in accordance with the revised design as the standard formula to determine the parameters of CFG to meet the design specifications, then relying on soft foundation in ZUN-BI Highway Eighth Contract Section computing as an engineering design examples and finite element analysis.CFG pile net composite foundation has the characteristics of Settlement Deformation, post settlement easier to control, low construction cost, While designers can flexibly adjust the parameters to meet the pile bearing capacity and settlement. Currently, CFG pile net composite foundation of design theory is far behind the engineering practice. Therefore, strengthening the research design are more conducive to CFG pile net composite foundation design, construction and testing. it has greater space for development in the southwest inland highway of soft ground.【关键词】CFG桩网复合地基土拱效应薄膜张拉效应沉降计算有限元分析【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1同时提供论文写作定制和论文发表服务.保过包发.【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。

CFG桩复合地基受力沉降变形及应用研究CFG桩复合地基是一种常用的地基处理技术，其通过在原有地基上预埋CFG桩，以提高地基的承载力和抗沉降能力。

本文将介绍CFG桩复合地基受力沉降变形及其应用研究。

CFG桩复合地基在施工过程中，采用预制混凝土管桩，将其嵌入地基中，形成一定的桩网结构。

该桩网能够均匀分布地基承载力，从而有效减小地基沉降。

同时，CFG桩复合地基还能提供较高的抗剪强度和抗侧向位移能力，增强地基的稳定性。

CFG桩复合地基在实际应用中，可以广泛用于各类土质地基的处理，如软土地基、高液限土地基和膨胀土地基等。

通过CFG 桩的加固作用，地基的承载力可以大幅提高，从而满足建筑物的需要。

此外，CFG桩复合地基还可以减小地基沉降量，降低地基沉降引起的建筑物变形和损坏风险。

研究表明，CFG桩复合地基的受力沉降变形规律主要受到以下几个因素的影响。

首先是桩长和桩径的大小，较长和较大的CFG桩能够承受更大的荷载和变位。

其次是桩间距和桩网密度，较小的桩间距和较高的桩网密度可以增加地基的整体刚度和稳定性。

此外，地基土质性质和建筑物荷载也会对地基的受力沉降变形产生影响。

在实际应用中，需要对CFG桩复合地基进行合理设计和施工。

设计时需考虑地基土质性质、建筑物荷载、地基沉降要求等因素，并通过现场勘测和试验，确定桩长、桩径、桩间距等参数。

施工时需注意桩身的垂直度和桩顶标高的控制，保证CFG桩的稳定性和一致性。

综上所述，CFG桩复合地基是一种有效的地基处理技术，能够提高地基的承载力和抗沉降能力。

通过合理设计和施工，可以使地基在受力沉降过程中具有较小的变形，从而保证建筑物的安全和稳定。

未来，还需要进一步深入研究CFG桩复合地基的受力机理和应用效果，以推动其在工程实践中的广泛应用。

CFG桩复合地基承载力和沉降计算方法分析地基承载力和沉降计算方法是土木工程中非常重要的一部分，用于评估土壤的承载能力以及对于建筑物沉降的影响。

CFG桩作为复合地基的一种常用技术，在地基处理中发挥了重要作用。

CFG桩是一种由水泥、砂、石子和土壤混合而成的桩，可以大大增强地基的承载能力和抗沉降性能。

它的计算方法主要包括两个方面：承载力计算和沉降计算。

对于CFG桩的承载力计算，一般可以采用静力计算法和动力计算法两种方法。

静力计算法是基于经验公式和土力学原理进行计算的，常用的方法有极限平衡法和弹性理论法。

极限平衡法主要是通过平衡桩身和土体的力学平衡条件来求解承载力，适用于桩身较短、直径较小的情况；弹性理论法则是根据桩身和土体之间的相互作用关系，将桩身和土体分别看作弹性体进行计算，适用于桩身较长、直径较大的情况。

这两种方法都需要根据地质条件和桩身参数进行合理的假设和简化，得到最终的承载力。

动力计算法是根据桩身在施工过程中的振动特性，通过动力学原理来计算桩身的承载力。

这种方法对于大型土质桩非常适用，因为其振动特性与承载力之间有非常明显的关系。

常用的动力计算方法有动力触探法和声波法，通过触探记录或声波反射的方法，来确定桩身与土体之间的相互作用关系，进而得到承载力。

对于CFG桩的沉降计算，主要包括桩身的弯矩和桩身的变形两个方面。

桩身的弯矩可以通过力学原理和弹性理论进行计算，包括承载力引起的弯矩和地基沉降引起的弯矩。

这些弯矩可以根据桩身的几何形状和土体的力学参数进行计算，从而得到桩身的弯矩分布。

桩身的变形则主要包括弯曲变形和剪切变形两个方面。

弯曲变形可以通过弹性理论和结构力学进行计算，包括弯曲刚度和弯曲角度等。

剪切变形则是指桩身由于承载力引起的横向位移和扭转变形，在计算中可以采用土力学和结构力学的方法进行估算。

需要注意的是，CFG桩的复杂性和土地多样性在计算中会引入很多不确定因素，因此在实际应用中需要结合现场试验和经验数据，进行合理的校核和验证。

路堤荷载下cfg桩复合地基加固区沉降计算路堤荷载下cfg桩复合地基加固区沉降计算，通常采用三维有限元分析方法，基于有限元分析，可以模拟地基加固层与桩体干涉部位的变形，从而推断出结构体在荷载作用下的沉降量。

有限元分析会针对桩体厚度、荷载作用方式等不同情况下，以及不同超限限值条件，计算桩体沉降量，给出最优的支护方案。

此外，在计算时还应考虑荷载的滞后效应，即日照路面及地基加固层内可能存在的渗透流，以及与地基加固层的约束关系等影响因素，以确保计算准确性。

总之，路堤荷载下cfg桩复合地基加固区沉降计算，可以采用三维有限元分析方法，在考虑荷载滞后效应等因素的情况下，给出最优的支护方案。

　收稿日期：２０１１－０７－０７　作者简介：李斌，男，１９７８年生，注册岩土工程师，高级工程师，从事高铁工程软基处理技术研究与施工。

表１　加载情况一览表加载次数路基标高（ｍ）加载厚度（ｍ）累计高度（ｍ）１　１．３　０．７　０．７２　２　０．７　１．４３　２．７　０．７　２．１４　３．４　０．７　２．８５　４．１　０．７　３．５６　４．８　０．７　４．２７　５．５　０．７　４．９８　６．２　０．７　５．６９　６．６　０．４　６１０　７　０．４　６．４图１　有限元计算模型及网格划分简图表２　ＣＦＧ桩复合地基计算模型各材料物理力学参数名称层厚（ｍ）重度（ｋＮ／ｍ３）弹性模量（ＭＰａ）泊松比粘聚力（ｋＰａ）内摩擦角（°）粉质黏土（１）１　２．４　１７３０　３．２２　０．３　４０　２２粉质黏土（１）１－１　１．２　１９８０　５．２１　０．３　２２．９　２１花岗岩（２）１－２　５．４　１９７０　２０　０．２　１００　４５花岗岩（２）１－３　１１　２０３０　２５　０．２　１００　４０桩／２２００　１２０００　０．２／／垫层／１７５０　１００　０．２５　１０００　３５承台／２５００　２５０００　０．１５／／ 为使问题简化，有限元模型做如下假定：（１）同一种材料为均质、各向同性体。

（２）桩体为线弹性体，其变形符合虎克定律。

（３）桩间土为均质单一土层，土和垫层均为理想弹塑性材料。

（４）荷载作用下桩与土接触面及路基与垫层之间的接触面均无相对滑移，接触面处设接触单元。

在计算模型中取桩顶中心、桩间土表面中心及加固区外软基表面６个位置为研究对象，共２６个点，自左至右依次编号。

４　结果分析４．１　ＣＦＧ复合地基沉降在分级施加一级、三级、五级、七级和十级荷载后，路基表面测点沉降曲线如图２、图３所示。

由图２可知在各级荷载作用下，ＣＦＧ桩加固区（１２．３ｍ以内）地基表面横向方向，沉降量略有差别；加固区外由中间向外的沉降量急剧减小。

Science &Technology Vision科技视界当天然地基不能满足上部结构对承载能力的要求时,应该考虑改善和提高天然地基的承载能力,以满足现代高层建筑对地基承载能力的需求。

复合地基(composite foundation)指部分土体被增强或被置换形成增强体,由增强体和周围地基土共同承担荷载的地基。

在国内外建筑工程地基处理中采用复合地基的比较多,即使在地质条件较好的工程情况下,为了达到承载能力和经济适用的要求,材料桩逐渐被工程师们在实际工程中所使用。

作为材料桩的一种,CFG 桩已经广泛应用我国建设工程项目之中,只是在计算理论方面存在着落后于实践工程的问题,还有待于工程师们在这方面多做一些研究分析。

CFG 桩(cement-flyash-gravel pile)是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂等混合料加水拌合形成高黏结强度桩,并由桩、桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法。

具有施工便利、操作方便、污染小、工程造价较低等优点,逐渐地被工程师们在我国建设工程之中所采纳。

在本文中,对CFG 桩复合地基采用有限元数值模拟分析,结合银川地区具体工程实例,分析了理论和实际值之间存在的差异,为银川地区在实际工程中采用CFG 桩复合地基提供一些合理的参考。

目前银川地区采用CFG 桩复合地基处理技术缺乏理论和试验依据,只能是参照行业标准《建筑地基处理技术规范》所给出的承载力、沉降进行计算分析。

1工程实例宁夏银川市某商业广场位于银川市金凤区,其Ⅱ-6#住宅±0.00标高为1114.20m,基础底标高为1107.20m,基础与CFG 桩之间做300mm 厚的砂石垫层,总建筑面积27500㎡,总高度99m,框架剪力墙结构,地上32层,地下1层,基础埋深7m,使用筏板基础。

综合考虑,采用C25素混凝土的桩体材料,设计桩长为11m,桩直径为400mm,桩的布置为正三角形布桩其桩间距1.2m,面积置换率为0.10,总桩数1248根,经过处理后,设计要求应具有不小于520kPa 的复合地基承载力特征值。

基于ADINA模拟CFG三桩复合地基承载状况有限元分析摘要：以CFG三桩复合地基为研究对象，采用有限元软件将桩、土、承台视为一个相互作用的整体系统进行受力分析，考虑桩土界面的摩擦接触作用，讨论了其在竖向荷载作用下CFG桩、地基土竖向与水平方向应力、应变与位移沿桩身分布情况，得出CFG三桩复合地基承载基本状况，旨为CFG桩复合地基理论基础分析及工程设计提供依据和借鉴。

关键词：复合地基；桩土相互作用；CFG三桩；数值分析0 引言CFG桩（cement fly-ash gravel pile）复合地基属于地基的范畴，是由CFG 桩，桩间土和褥垫层一起构成的[1] ，它是对碎石桩复合地基的继承与发展。

该技术是建设部“七五”计划课题，于1988年立题进行试验，1994年被列为全国重点推广项目，目前它已经在全国23个省、市推广应用，以施工速度快，工期短、质量容易控制、工程造价低等特点受到亲睐[2]。

近几年CFG桩复合地基技术的应用范围在不断的扩大，已经在交通、水利水电、市政等工程中成功应用[3,4]。

复合地基是指天然地基在地基处理过程中的部分土体得到增强或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是土体与增强体两者组成的人工复合地基[5]。

在荷载作用下，加固区与上部结构是通过柔性材料的褥垫层来连接的，目的是调整加固区土体与增强体的应力分配，防止应力过分集中。

本文以ADINA大型有限元分析软件为操作平台，对CFG三桩承载力试验进行模拟，建立二维有限元分析模型，考虑桩土间的相互刺入，分析复合地基的受力性状，研究其受力破坏机理，拟使模拟结果对实际工程有指导意义。

1 计算模型的建立三桩模型是群桩模型的简单有效缩影，它能够反应出桩对土的约束效应，可以模拟复合地基的群桩效应，进而分析桩、地基土相互作用破坏机理。

1.1三桩模型的具体建立1.1.1几何模型基本算例的几何参数：桩径D为0.4m，桩长L为15D即6m，桩间距S 为3D即1.2m；复合地基土高度为2L即12m，计算宽度为20m；垫层宽度B为9D即3.6m，厚度H为0.3m；桩土间相互作用的摩擦系数取0.3；其余力学参数见表1[6]，1.1.2边界条件与荷载模型只考虑竖向荷载作用下CFG三桩复合地基承载状况，根据其传力特性与桩土的相互约束性将其转化为轴对称问题，概念清晰，能够较好的反映CFG 桩复合地基的基本传力规律。