CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410329231.7

申请日:

2014.07.10

公开号:

CN104196060A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):E02D 33/00申请日:20140710授权公告日:20150715终止日期:20160710|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):E02D 33/00申请日:20140710|||公开

IPC分类号:

E02D33/00

主分类号:

E02D33/00

申请人:

河海大学; 广东省交通运输工程质量监督站

发明人:

徐奋强; 洪宝宁; 胡利平; 刘鑫; 崔猛; 易进翔; 朱俊杰; 赵四汉

地址:

211100 江苏省南京市鼓楼区西康路1号

优先权:

专利代理机构:

南京经纬专利商标代理有限公司 32200

代理人:

张惠忠

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内容摘要

本发明提供了一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试方法和装置,所述方法包括:依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载和桩土应力比;分别计算桩向上刺入垫层量和复合地基桩土的差异沉降,综合确定桩刺入量,按表1选取橡胶垫;依本发明所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置进行布置,参照现行规范和设计进行分级加载、判稳和终载控制,记录数据等步骤。本发明中,橡胶垫层的确定以橡胶垫层受荷压缩变形与实际工况桩体受荷向上刺入垫层量相接近,能够模拟实际工况荷载传递机理,达到橡胶垫层分配路堤荷载的目的,能够获得符合实际的桩土应力比。

权利要求书

1.  一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于,包括以下组成部分:反力试块(1)、支撑梁(2)、测力计(3)、反力梁(4)、位移计(5)、千斤顶(6)、基准梁(7)、橡胶垫(8)、承压板(9)、土压力计(10)、CFG测试桩(11),其中,所述CFG测试桩(11)上端自下而上依次同轴布置承压板(9)、橡胶垫(8)、千斤顶(6)、反力梁(4);所述承压板(9)底面布置土压力计(10);所述橡胶垫(8)上布置位移计(5);所述千斤顶(6)与反力梁(4)之间同轴布置测力计(3);所述反力梁(4)上设置反力试块(1);反力试块(1)四角通过支撑梁(2)支撑于地面;所述基准梁(7)对称设置于承压板(9)两侧。 

2.
  根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于,橡胶垫(8)的平面尺寸与承压板(9)平面尺寸相等。 

3.
  根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于,所述承压板(9)为方板或圆板。 

4.
  一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,包括以下步骤: 
第一步,计算桩土应力比n及桩刺入量Δp,依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫(8); 
第二步,布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成: 
反力试块(1)、支撑梁(2)、测力计(3)、反力梁(4)、位移计(5)、 千斤顶(6)、基准梁(7)、橡胶垫(8)、承压板(9)、土压力计(10)、CFG测试桩(11),其中,所述CFG测试桩(11)上端自下而上依次同轴布置承压板(9)、橡胶垫(8)、千斤顶(6)、反力梁(4);所述承压板(9)底面布置土压力计(10);所述橡胶垫(8)上布置位移计(5);所述千斤顶(6)与反力梁(4)之间同轴布置测力计(3);所述反力梁(4)上设置反力试块(1);反力试块(1)四角通过支撑梁(2)支撑于地面;所述基准梁(7)对称设置于承压板(9)两侧;
第三步,对按第二步布置好的测试桩进行分级加载; 
第四步,记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比; 
第五步,根据第四步中得到的数据,确定荷载分级、判稳标准、终载控制; 
第六步,评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足规范和设计要求。 

5.
  根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,所述第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比n。 

6.
  根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,所述第一步中,桩刺入量Δp的确定方法为:分别计算桩向上刺入垫层量Δ1、复合地基桩土的差异沉降Δ2,对比Δ1、Δ2的值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15%时,取其均值为桩刺入量Δp,否则重新设计垫层 参数。 

7.
  根据权利要求5所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,桩土应力比n的计算公式如下: 
n=pp/px 
其中:pp——桩顶应力,单位:kPa; 
ps——与桩顶同一平面处的土体应力,单位:kPa。 

8.
  根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,桩向上刺入垫层量Δ1由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标C1计算得到,桩向上刺入垫层量Δ1的计算公式如下: 
Δ1=C1×pp
其中:pp——桩顶应力,单位:kPa; 
C1——桩刺入垫层的变形量,单位:m/kPa。 

9.
  根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,复合地基桩土的差异沉降Δ2由冲剪破坏角理论和桩侧土负摩阻弹、塑性区理论计算得到,复合地基桩土的差异沉降Δ2的计算公式如下: 

其中:Es——土体压缩模量,单位:MPa; 
Zm——负摩阻区间长度,单位:m; 
A——计算参数。 

说明书

CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法
技术领域
本发明涉及一种岩土工程静载测试技术手段,具体涉及一种用于测试路堤荷载柔性基础CFG桩复合地基承载力测试方法及装置。 
背景技术
现行路堤柔性荷载复合地基承载力静载测试方法主要是参考《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)附录B的条款进行测试,而无专门的路基载荷承载力测试技术规范。规范(JGJ79-2012)主要是针对房建工程刚性基础的承载力测试技术,房建刚性基础与路堤柔性基础的荷载传递规律不尽相同。主要表现为:桩、土沉降差异造成复合地基刚性桩产生向上刺入垫层的现象,并伴随负摩阻力产生。路堤荷载作用下,刚性桩均具有上刺现象,导致桩土应力比较小,一般达到10~20;而房建刚性基础刚性桩并无上刺现象,桩土应力比较大,一般为20以上。故发明一种适合路堤荷载的CFG桩复合地基承载力测试技术势在必行。 
现行复合地基静载测试技术采用载荷平板下铺设100~150mm砂垫层,依据K.V.Terzaghi滑动面弹性“中心核”理论,若设CFG桩径为0.2米,砂垫层内摩擦角为35度,计算得到弹性“中心核”最小高度值为140毫米。故铺设薄砂垫层难以模拟桩的向上刺入垫层的实际工况。若增大砂垫层的厚度,试验现场难以压实,加载也会造成砂粒的侧向流动,不能保证其垫层的刚度和厚度,若采用现行静载测试方法用于路堤载荷CFG桩复合地基静载测试势必造成较大的误差。 采用承压板下铺设橡胶垫层的方法解决刚性桩的上刺现象和桩土应力分配问题,符合路堤荷载柔性基础刚性桩的荷载传递规律,能够达到测试目的。 
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足,提供一种用于测试路堤荷载CFG桩复合地基承载力静载测试方法及装置。 
本发明通过如下技术方案实现的: 
一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,包括以下组成部分:反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩,其中,所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁;所述承压板底面布置土压力计;所述橡胶垫上布置位移计;所述千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计;所述反力梁上设置反力试块;反力试块四角通过支撑梁支撑于地面;所述基准梁对称设置于承压板两侧。 
本发明所述橡胶垫的平面尺寸与承压板平面尺寸相等。 
本发明所述承压板为方板或圆板。 
本发明所述一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,包括以下步骤: 
第一步,计算桩土应力比及桩刺入量,依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫; 
第二步,布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成: 
反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩,其中,所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁;所述承压板底面布置土压力计;所述橡胶垫上布置位移计;所述千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计;所述反力梁上堆放反力试块;反力试块四角通过支撑梁支撑于地面;所述基准梁对称设置于承压板两侧; 
第三步,对按第二步布置好的测试桩进行分级加载; 
第四步,记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比; 
第五步,根据第四步中得到的数据,确定荷载分级、判稳标准、终载控制; 
第六步,评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足规范和设计要求。 
本发明所述第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比。 
本发明所述第一步中,桩刺入量的确定方法为:分别计算桩向上刺入垫层量、复合地基桩土的差异沉降,对比二者的值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15%时,取其均值为桩刺入量,否则重新设计垫层参数。 
本发明桩土应力比的计算公式如下: 
n=pp/ps
其中:pp——桩顶应力,单位:kPa; 
ps——与桩顶同一平面处的土体应力,单位:kPa。 
本发明所述桩向上刺入垫层量由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标计算得到,桩向上刺入垫层量的计算公式如下: 
Δ1=C1×pp
其中:pp——桩顶应力,单位:kPa; 
C1——桩刺入垫层的变形量,单位:m/kPa。 
本发明所述复合地基桩土的差异沉降由冲剪破坏角理论和桩侧土负摩阻弹、塑性区理论计算得到,复合地基桩土的差异沉降的计算公式如下: 
Δ2=1Es∫0zmpse-Azdz]]>
其中:Es——土体压缩模量,单位:MPa; 
Zm——负摩阻区间长度,单位:m; 
A——计算参数。 
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点: 
本发明提供了一种适合路堤荷载CFG桩复合地基静载测试方法,研制与路堤实际荷载传递机理相符的CFG桩复合地基静载测试技术,为建立专用的路堤荷载复合地基静载测试规范奠定理论基础。采用“冲剪破坏角”法,快捷计算桩土分担荷载,作为沉降计算初始荷载,避免了复杂的迭代计算。本发明提供了离散桩土为“单元体”法,建立负摩阻弹、塑性区的计算公式,计算复合地基桩土的差异沉降Δ2,对比桩向上刺入垫层量Δ1,综合确定桩刺入量Δp,并结合桩土应力比n选取橡胶垫的方法,在CFG桩复合路基静载测试时,针 对不同路堤荷载、垫层设计参数,选取合适刚度的橡胶垫取代传统单一砂垫层。通过现场实测的桩土应力比数据验证,该技术符合实际工况的桩土荷载传递机理。 
附图说明
图1为本发明所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置示意图; 
图2为本发明所述用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试方法的流程示意图; 
图3为测试桩受力图示; 
图4为冲剪破坏角受力分析图示; 
图5为垫层承载滑动面示意图; 
图6为桩顶冲切受力分析图; 
图7为垫层、桩土塑性区计算图示; 
图8为土单元受力分析示意图; 
图1中,1、反力试块;2、支撑梁;3、测力计;4、反力梁;5、位移计;6、千斤顶;7、基准梁;8、橡胶垫;9、承压板;10、土压力计;11、CFG测试桩; 
图3、4中:θ为冲剪破坏角;σ1为大主应力;σ3为小主应力;ab边为大主应力σ1作用面;ac边为小主应力σ3作用面;ad边为桩的冲切面aa1边为桩顶应力作用面;β为太沙基弹性核底角,即aa1与ab夹角;图5中:δmax为塑性区高度;2rp为桩直径;2b为桩处理宽度;Hc为垫层厚度; 
图6中:pc为冲切面ad上的正应力;Tc为冲切面ad上的剪应力;Pd 是弹性核ab边承担的土压力,G是add1a1区域的垫层和土体的自重; 
图7中:Z1为桩顶以上塑性区最大高度δmax;Z2为垫层顶面高度;Z3为垫层底面高度;Z4为桩顶以下塑性区最大深度; 
图8中:σs为土单元体正应力;τs为单元体剪应力。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明,但本发明的保护范围不局限于所述实施例。 
如图1所示,本发明公开了一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,包括以下组成部分:反力试块1、支撑梁2、测力计3、反力梁4、位移计5、千斤顶6、基准梁7、橡胶垫8、承压板9、土压力计10、CFG测试桩11,其中,所述CFG测试桩11上端自下而上依次同轴布置承压板9、橡胶垫8、千斤顶6、反力梁4;所述承压板9底面布置土压力计10;所述橡胶垫8上布置位移计5;所述千斤顶6与反力梁4之间同轴布置测力计3;所述反力梁4上设置反力试块1;反力试块1四角通过支撑梁2支撑于地面;所述基准梁7对称设置于承压板9两侧。 
优选地,本发明所述橡胶垫8平面尺寸同承压板9,橡胶垫8厚度按表1选取;承压板9可按现行规范确定为方板或圆板。 
优选地,本发明所述装置中,位移计5有4只,量程为50mm,精度为0.01mm;土压力计10有5只,测力计4只,量程可依据施加的荷载确定,基准梁7有2只,参照现行规范要求对称布置于承压板9两侧。 
本测试装置中,以橡胶垫8取代传统的砂垫层进行CFG桩路基复合地基静载测试。橡胶垫8的厚度按理论计算的桩刺入量Δp与桩土应力比n确定,即橡胶垫8的确定以橡胶垫层受荷压缩变形与实际工况桩体受荷向上刺入变形特征相匹配为依据,达到橡胶垫吸收桩上刺量为目的,进而模拟实际工况荷载传递机理。橡胶垫8的物理、力学参数选取,见表1。 
表1CFG柱复合路基静载测试橡胶垫选用表 

如图2所示,本发明还提供了一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,包括以下步骤: 
第一步,计算桩土应力比n及桩刺入量Δp,依据表1选取橡胶垫。 
本发明所述步骤第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比n。 
本发明所述步骤第一步中,桩刺入量Δp的确定方法为:分别计算桩向上刺入垫层量Δ1、复合地基桩土的差异沉降Δ2,对比Δ1、Δ2的 值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15%时,取其均值为桩刺入量Δp作为橡胶垫刚度选取标准;否则建议重新设计垫层参数,以达到解决垫层不能太软亦不能太硬问题的目的。 
本发明所述方法中,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比n的计算理论基础如下: 
1.CFG桩“冲剪破坏角”的确定 
路堤荷载作用时,当桩顶一定范围的土体处于塑性极限状态时,太沙基滑动面达到最高点。设桩体向上潜在冲切面与K.V.Terzaghi滑动面相交。如图3所示。在螺旋线区域abc内(Ⅱ区),ab边为大主应力σ1作用面,ac边为小主应力σ3作用面,桩的冲切面ad与大主应力σ1作用面的夹角为()。 
冲剪破坏角,即冲剪破坏角θ: 


若基底完全粗糙,则 

式中,——土体内摩擦角; 
β——太沙基弹性核底角,即aa1与ab夹角。 
具体冲剪破坏角θ的取值,可由试验确定。 
2.由Terzaghi破坏滑动面为对数螺旋线,如图5,其方程为: 

塑性区最大高度δmax为: 

式中,δmax——塑性区高度,单位m; 
θ1——对数螺线上的任一点d与极点连线ad与ab的夹角; 
r0——ab边长度,单位m; 
rp——桩半径,单位m; 
——土体内摩擦角。 
3.桩土应力比计算 
扩散角冲切面与太沙基滑动面所包围的区域add1a1为研究对象,如图6所示的受力分析。为计算方便,近似取区域高度为δmax。太沙基“弹性核”ab边受大主应力σ1。 


式中,Nq——完全粗糙基底的承载力系数; 
rp——桩半径,单位:m; 
图3中,ac边小主应力: 

冲切面ad上的正应力pc和剪应力Tc分别为: 
pc=12(σ1+σ3)+12(σ1-σ3)cos2α---(6)]]>
Tc=12(σ1-σ3)sin2α---(7)]]>
式中,设冲切角θ=25°,
由受力体的对称性,竖向受力平衡体系,可简化为平面分析。 
2Tccosθδmax-2pcδmaxtanθ+γ(H+hcmax)-2rppp=0   (8) 
式中,H——路堤高度,单位:m; 
hc——垫层高度,单位:m; 
pp——桩顶应力,单位:kPa。 
γ——土体重度,单位:kN/m3
mpp+(1-m)ps=γ(H+hc)   (9) 
式中,m——复合地基桩置换率; 
ps——与桩顶同一平面处的土体应力,单位kPa;其它符号同前。 
故可求得pp、ps,进而可得桩土应力比 
n=pp/ps       (10) 
式中,pp——桩顶应力,单位:kPa; 
ps——与桩顶同一平面处的土体应力,单位:kPa。 
根据以上理论基础及本发明所述方法第一步,给出如下实施例:(1)路堤填土参数:重度γt=20kN/m3,内摩擦角压缩模量Et=30MPa,泊松比uc=0.35,路堤高度H=4m。 
(2)垫层设计参数:重度γc=20kN/m3,内摩擦角压缩模量Et=50MPa,泊松比uc=0.3,厚度Hc=0.3m,C1为桩顶单位压力作用于垫层时的竖向刺人量:C1=2.6×10-5m/kPa。 
(3)CFG桩参数:压缩模量Ep=18GPa,桩半径rp=0.2m,桩间距2m, 置换率m=0.028,桩长10m。 
(4)桩间土参数如下表2所示: 
表2桩间土参数 

依据现有路堤荷载,土体、垫层、桩体参数,通过以下步骤计算: 
1.垫层的冲剪破坏角求解: 
由垫层参数:Hc=0.3m,按基底完全粗糙,有:
由公式(1)、(2)得:15°≤θ≤40°现取θ=25°计算。 
2.rp=0.2m,由公式(3)得:δmax=624mm 
3.桩顶应力:按公式(4)~(8)得: 


Tc=τ=12(σ1-σ3)sin2α=5.08ps]]>
pc=9.15ps
pp=6ps+185代入(9)式得 
ps=56kpa,pp=545kPa 
路堤高4m时,桩顶荷载达到545kPa,桩土应力比:
本发明所述桩向上刺入垫层量Δ1由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标C1计算得到。依据垫层力学指标C1计算桩刺入垫层量: 
Δ1=C1×pp=2.6×545=14.2mm 
本发明所述复合地基桩土的差异沉降Δ2由“冲剪破坏角”理论和桩侧土负摩阻“弹、塑性区”理论计算得到,理论基础及计算方法如下: 
1.桩顶以下塑性区深度的计算 
路堤荷载作用下,桩体具有上刺垫层的现象,桩顶一定范围出现塑性区。如图7所示,塑性区z3z4,弹性区z4zm。假设弹性区内侧摩阻力按线性传递,塑性区侧摩阻力达到极限值τu,依据试验数据或经验,混凝土材料桩土弹性极限相对位移为1~2mm;塑性极限相对位 
移为2.0~5.0mm;滑移极限相对位移为δu=5~7.5mm。 
依据Berrum理论,桩侧阻
式中,τsa——桩侧土侧摩阻力,单位:kPa; 
k0——桩侧土静止土压力系数; 
σsz——土体的竖向应力,单位:kPa。 
粘性土取k0=0.55; 
参照图5,设桩处理宽度范围为2b,桩直径2rp,从荷载传递的角度,设距桩中心距离r处侧摩阻方程为: 
τsr=τsa1-βc[1-βceβc(rrp-1)]---(12)]]>
式中,τsr——距桩土接触面r处土体剪应力,单位:kPa; 
τsa——桩土接触面处侧摩阻力,单位:kPa; 
rp——桩半径,单位:m; 
βc——计算参数,由桩径和单桩处理范围确定。 
由公式(12)可知:当r=b时,
若2b=2m,2rp=0.4m,b/rp=5得:βc=0.3   (13) 
距桩中心r处(rp≤r≤b)取土单元drdz,如图8所示,由土体受力分析可得式(14)。 
(σs+dσs)[π(r+dr)2-πr2]-σs[π(r+dr)2-πr2]-2πrτsdz+2π(r+dr)(τs+s)dz=0---(14)]]>
化简为:dσsdz+1rτs+∂τs∂r=0---(15)]]>
(14)式可写为: 
dσszdz+τsa1-βc[1-βceβc(rrp-1)r+βc2rpeβc(rrp-1)]=0---(16)]]>
(16)式简写为:dσszdz+Aσsz=0---(17)]]>
其中,A=k0tanφ1-βc[1-βceβc(rrp-1)r+βc2rpeβc(rrp-1)]---(18)]]>
当r=rp时,σsa=pse-Az    (19) 
中性点以下:σsz=pse-AzmeA(z-zm)---(20)]]>
塑性区某一平面处,桩侧阻达到极限,桩土相对位移: 
Δw1=∫rpbτsrGsdr=∫rpbτuGs(1-βc)[1-βceβc(rrp-1)]dr=τuGs(1-βc)[b-rpeβc(brp-1)]---(21)]]>
式中,Δw1——塑性区桩土相对变形值,单位:m; 
Gs——土体剪切模量,MPa;其它符号同前。 
2弹性区及中性点zm计算: 
由于等沉面处桩土无相对位移,则弹性区内桩土竖向变形的差值即为相对位移,令Δw2=1mm设桩侧阻沿桩长线性分布。求解的弹性区深度范围zm: 
1Es∫0zm-z4dσs-1Ep∫0zm-z4dσp=0---(22)]]>
式中,σs——土体的应力,单位:kPa; 
σp——对应深度桩截面的应力,单位:kPa。 
对于桩单元体,有: 
Apσp+App=ApσppApdz+2πaτsadz      (23) 
式中,Ap——桩体的截面面积,单位:m2; 
τsa——桩土接触面侧摩阻力,单位:kPa;其它符号同上。 
对桩体压缩量Δp有:dΔp=rpγp+2τsarpEpdz---(24)]]>
式中,γp——桩体的容重,单位:kN/m3; 
Ep——桩体的模量,单位:MPa;其它符号同上。 
同理,把桩处理范围的土视为整体单元,则有: 
Ass+Asσs=Asσs+2πaτsadz     (25) 
对土体压缩量Δs有:dΔs=2mτsarpEs(1-m)dz---(26)]]>
式中,γs——土体的容重,单位:kN/m3; 
Es——土体压缩模量,单位:MPa; 
m——复合地基桩的置换率。 
As——单桩处理面积,其它符号同上。 
忽略CFG桩的压缩,弹性区桩侧摩阻力按线形分布: 
Δw2=Δs=∫0zm-z42mτurpEs(1-m)(1-zzm)dz=2m(1-zzm)τurpEs(1-m)[zm-z4-(zm-z4)22zm]---(27)]]>
Δm2=2m(1-zzm)τurpEs(1-m)[zm-z4-(zm-z4)22zm]---(28)]]>
桩上刺量即为中性点至桩顶范围内,桩土的相对变形量。 
Δ2=1Es∫0zmpse-Azdz---(29)]]>
3复合地基桩土的差异沉降计算 
混凝土材料桩土相对位移达到2.0~5.0mm时,土体处于塑性状态,桩侧阻达到τu,现取3mm计算。 
由b=1m,rp=0.2m时,βc=0.3,Es=3.8MPa
代入公式(21)得:解得:τu=8.94kPa 
r=rp时,由公式(18)得: 
A=k0tanφ1-βc[1-βceβc(rrp-1)rp+βc2rpeβc(rrp-1)]=0.87]]>
τu=0.2×55×e-0.87z4=8.94kPa]]>
解得:z4=0.26m 
令桩土弹性极限相对位移Δw2=1mm,设桩侧阻沿桩长线性分布。由公式(28)得: 
Δw2=2m(1-zzm)τurpEs(1-m)[zm-z4-(zm-z4)22zm]=0.001]]>
求解得到zm=3m,即负摩阻区间长度近似取:zm=3m。 
桩土相对位移,即复合地基桩土的差异沉降为: 
Δ2=1Es∫0zmpse-Azdz=553.8∫00.26e-0.87zdz+44.73.8∫0.263e-0.87zdz=03.1mm]]>
综合对比桩向上刺入垫层量Δ1=14.2mm和复合地基桩土的差异沉降Δ2=13.1mm,两者差值为1.1mm,小于均值的15%。故取Δp=13.7mm,依据表1,选40mm厚橡胶垫用于该CFG装的静载测试。 
本发明所述方法第二步就是将测试桩按照本发明所述的装置布 置好。本发明所述第三步是对按第二步布置好的测试桩参照现有规范进行分级加载。 
本发明所述方法第四步:记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比。 
本发明所述方法第五步:根据第四步中得到的数据,参照现形规范和设计要求确定荷载分级、判稳标准、终载控制等; 
本发明所述方法第六步:评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足现行规范和设计要求。 
本发明中提供了一组利用本发明所述一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置进行测试的试验结果,如下所述: 
将测试桩11以图1所示的方式布置,测试加载制度、判稳方法等参照规范(JGJ79-2012)或当地规程执行,土压力随荷载施加测试数据见表3。 
表3桩土地力比现场测试成果 

桩顶应力/kpa 平均土压力/kpa 桩土应力比/n 31.4587764 16.823586 1.869920979 102.733632 25.90021002 3.966517334 199.1374785 35.9161605 5.544509094 361.2363264 49.14507786 7.350407042 508.930578 60.60621836 8.39733268

现场测试结果表明桩顶荷载508.93kPa时,桩土应力比n=8.4, 沉降为18.82mm,达到了路堤荷载复合地基静载测试理论预期效果,实测桩土应力比n与理论值基本吻合,其它如承载力、沉降指标满足设计要求。 
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。 

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1、10申请公布号CN104196060A43申请公布日20141210CN104196060A21申请号201410329231722申请日20140710E02D33/0020060171申请人河海大学地址211100江苏省南京市鼓楼区西康路1号申请人广东省交通运输工程质量监督站72发明人徐奋强洪宝宁胡利平刘鑫崔猛易进翔朱俊杰赵四汉74专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张惠忠54发明名称CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法57摘要本发明提供了一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试方法和装置,所述方法包括依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩。

2、间土的荷载,获得桩土承担荷载和桩土应力比;分别计算桩向上刺入垫层量和复合地基桩土的差异沉降,综合确定桩刺入量,按表1选取橡胶垫;依本发明所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置进行布置,参照现行规范和设计进行分级加载、判稳和终载控制,记录数据等步骤。本发明中,橡胶垫层的确定以橡胶垫层受荷压缩变形与实际工况桩体受荷向上刺入垫层量相接近,能够模拟实际工况荷载传递机理,达到橡胶垫层分配路堤荷载的目的,能够获得符合实际的桩土应力比。51INTCL权利要求书2页说明书11页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书11页附图5页10申请公布号CN104196060ACN。

3、104196060A1/2页21一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于,包括以下组成部分反力试块1、支撑梁2、测力计3、反力梁4、位移计5、千斤顶6、基准梁7、橡胶垫8、承压板9、土压力计10、CFG测试桩11,其中,所述CFG测试桩11上端自下而上依次同轴布置承压板9、橡胶垫8、千斤顶6、反力梁4;所述承压板9底面布置土压力计10;所述橡胶垫8上布置位移计5;所述千斤顶6与反力梁4之间同轴布置测力计3;所述反力梁4上设置反力试块1;反力试块1四角通过支撑梁2支撑于地面;所述基准梁7对称设置于承压板9两侧。2根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于。

4、,橡胶垫8的平面尺寸与承压板9平面尺寸相等。3根据权利要求1所述的一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,其特征在于,所述承压板9为方板或圆板。4一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,包括以下步骤第一步,计算桩土应力比N及桩刺入量P,依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫8;第二步,布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成反力试块1、支撑梁2、测力计3、反力梁4、位移计5、千斤顶6、基准梁7、橡胶垫8、承压板9、土压力计10、CFG测试桩11,其中,所述CFG测试桩11上端自下而上依次同轴布置承压板9。

5、、橡胶垫8、千斤顶6、反力梁4;所述承压板9底面布置土压力计10;所述橡胶垫8上布置位移计5;所述千斤顶6与反力梁4之间同轴布置测力计3;所述反力梁4上设置反力试块1;反力试块1四角通过支撑梁2支撑于地面;所述基准梁7对称设置于承压板9两侧;第三步,对按第二步布置好的测试桩进行分级加载;第四步,记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比;第五步,根据第四步中得到的数据,确定荷载分级、判稳标准、终载控制;第六步,评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足规范和设计要求。5根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,所述。

6、第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比N。6根据权利要求4所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,所述第一步中,桩刺入量P的确定方法为分别计算桩向上刺入垫层量1、复合地基桩土的差异沉降2,对比1、2的值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15时,取其均值为桩刺入量P,否则重新设计垫层参数。7根据权利要求5所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,桩土应力比N的计算公式如下NPP/PX其中PP桩顶应力,单位KPA;PS与桩顶同一平面处的土体应力,。

7、单位KPA。权利要求书CN104196060A2/2页38根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,桩向上刺入垫层量1由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标C1计算得到,桩向上刺入垫层量1的计算公式如下1C1PP其中PP桩顶应力,单位KPA;C1桩刺入垫层的变形量,单位M/KPA。9根据权利要求6所述的一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,其特征在于,复合地基桩土的差异沉降2由冲剪破坏角理论和桩侧土负摩阻弹、塑性区理论计算得到,复合地基桩土的差异沉降2的计算公式如下其中ES土体压缩模量,单位MPA;ZM负摩阻区间长度,单位M;A计算参数。权利要求书。

8、CN104196060A1/11页4CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置和方法技术领域0001本发明涉及一种岩土工程静载测试技术手段,具体涉及一种用于测试路堤荷载柔性基础CFG桩复合地基承载力测试方法及装置。背景技术0002现行路堤柔性荷载复合地基承载力静载测试方法主要是参考建筑地基处理技术规范JGJ792012附录B的条款进行测试,而无专门的路基载荷承载力测试技术规范。规范JGJ792012主要是针对房建工程刚性基础的承载力测试技术,房建刚性基础与路堤柔性基础的荷载传递规律不尽相同。主要表现为桩、土沉降差异造成复合地基刚性桩产生向上刺入垫层的现象,并伴随负摩阻力产生。路堤荷载作用下,刚性桩均。

9、具有上刺现象,导致桩土应力比较小,一般达到1020;而房建刚性基础刚性桩并无上刺现象,桩土应力比较大,一般为20以上。故发明一种适合路堤荷载的CFG桩复合地基承载力测试技术势在必行。0003现行复合地基静载测试技术采用载荷平板下铺设100150MM砂垫层,依据KVTERZAGHI滑动面弹性“中心核”理论,若设CFG桩径为02米,砂垫层内摩擦角为35度,计算得到弹性“中心核”最小高度值为140毫米。故铺设薄砂垫层难以模拟桩的向上刺入垫层的实际工况。若增大砂垫层的厚度,试验现场难以压实,加载也会造成砂粒的侧向流动,不能保证其垫层的刚度和厚度,若采用现行静载测试方法用于路堤载荷CFG桩复合地基静载测。

10、试势必造成较大的误差。采用承压板下铺设橡胶垫层的方法解决刚性桩的上刺现象和桩土应力分配问题,符合路堤荷载柔性基础刚性桩的荷载传递规律,能够达到测试目的。发明内容0004本发明目的是针对现有技术的不足,提供一种用于测试路堤荷载CFG桩复合地基承载力静载测试方法及装置。0005本发明通过如下技术方案实现的0006一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,包括以下组成部分反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩,其中,所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁;所述承压板底面布置土压力计;所述橡胶垫上布置位移计;所述。

11、千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计;所述反力梁上设置反力试块;反力试块四角通过支撑梁支撑于地面;所述基准梁对称设置于承压板两侧。0007本发明所述橡胶垫的平面尺寸与承压板平面尺寸相等。0008本发明所述承压板为方板或圆板。0009本发明所述一种用于CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,包括以下步骤0010第一步,计算桩土应力比及桩刺入量,依据CFG桩复合路基静载测试橡胶垫选用表选取橡胶垫;说明书CN104196060A2/11页50011第二步,布置CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置包括以下部分组成0012反力试块、支撑梁、测力计、反力梁、位移计、千。

12、斤顶、基准梁、橡胶垫、承压板、土压力计、CFG测试桩,其中,所述CFG测试桩上端自下而上依次同轴布置承压板、橡胶垫、千斤顶、反力梁;所述承压板底面布置土压力计;所述橡胶垫上布置位移计;所述千斤顶与反力梁之间同轴布置测力计;所述反力梁上堆放反力试块;反力试块四角通过支撑梁支撑于地面;所述基准梁对称设置于承压板两侧;0013第三步,对按第二步布置好的测试桩进行分级加载;0014第四步,记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比;0015第五步,根据第四步中得到的数据,确定荷载分级、判稳标准、终载控制;0016第六步,评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满。

13、足规范和设计要求。0017本发明所述第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比。0018本发明所述第一步中,桩刺入量的确定方法为分别计算桩向上刺入垫层量、复合地基桩土的差异沉降,对比二者的值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15时,取其均值为桩刺入量,否则重新设计垫层参数。0019本发明桩土应力比的计算公式如下0020NPP/PS0021其中PP桩顶应力,单位KPA;0022PS与桩顶同一平面处的土体应力,单位KPA。0023本发明所述桩向上刺入垫层量由CFG桩顶单位压力时的弹性变形指标计算得到。

14、,桩向上刺入垫层量的计算公式如下00241C1PP0025其中PP桩顶应力,单位KPA;0026C1桩刺入垫层的变形量,单位M/KPA。0027本发明所述复合地基桩土的差异沉降由冲剪破坏角理论和桩侧土负摩阻弹、塑性区理论计算得到,复合地基桩土的差异沉降的计算公式如下00280029其中ES土体压缩模量,单位MPA;0030ZM负摩阻区间长度,单位M;0031A计算参数。0032本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点0033本发明提供了一种适合路堤荷载CFG桩复合地基静载测试方法,研制与路堤实际荷载传递机理相符的CFG桩复合地基静载测试技术,为建立专用的路堤荷载复合地基静载测试规范奠。

15、定理论基础。采用“冲剪破坏角”法,快捷计算桩土分担荷载,作为沉降计算初始荷载,避免了复杂的迭代计算。本发明提供了离散桩土为“单元体”法,建立负摩阻弹、塑性区的计算公式,计算复合地基桩土的差异沉降2,对比桩向上刺入垫层量1,综合确定桩说明书CN104196060A3/11页6刺入量P,并结合桩土应力比N选取橡胶垫的方法,在CFG桩复合路基静载测试时,针对不同路堤荷载、垫层设计参数,选取合适刚度的橡胶垫取代传统单一砂垫层。通过现场实测的桩土应力比数据验证,该技术符合实际工况的桩土荷载传递机理。附图说明0034图1为本发明所述CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置示意图;0035图2为本发明所述用于C。

16、FG桩复合路基橡胶垫层静载测试方法的流程示意图;0036图3为测试桩受力图示;0037图4为冲剪破坏角受力分析图示;0038图5为垫层承载滑动面示意图;0039图6为桩顶冲切受力分析图;0040图7为垫层、桩土塑性区计算图示;0041图8为土单元受力分析示意图;0042图1中,1、反力试块;2、支撑梁;3、测力计;4、反力梁;5、位移计;6、千斤顶;7、基准梁;8、橡胶垫;9、承压板;10、土压力计;11、CFG测试桩;0043图3、4中为冲剪破坏角;1为大主应力;3为小主应力;AB边为大主应力1作用面;AC边为小主应力3作用面;AD边为桩的冲切面AA1边为桩顶应力作用面;为太沙基弹性核底角,。

17、即AA1与AB夹角;图5中MAX为塑性区高度;2RP为桩直径;2B为桩处理宽度;HC为垫层厚度;0044图6中PC为冲切面AD上的正应力;TC为冲切面AD上的剪应力;PD是弹性核AB边承担的土压力,G是ADD1A1区域的垫层和土体的自重;0045图7中Z1为桩顶以上塑性区最大高度MAX;Z2为垫层顶面高度;Z3为垫层底面高度;Z4为桩顶以下塑性区最大深度;0046图8中S为土单元体正应力;S为单元体剪应力。具体实施方式0047下面结合附图对本发明技术方案进行详细说明,但本发明的保护范围不局限于所述实施例。0048如图1所示,本发明公开了一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置,包括以下组成部分。

18、反力试块1、支撑梁2、测力计3、反力梁4、位移计5、千斤顶6、基准梁7、橡胶垫8、承压板9、土压力计10、CFG测试桩11,其中,所述CFG测试桩11上端自下而上依次同轴布置承压板9、橡胶垫8、千斤顶6、反力梁4;所述承压板9底面布置土压力计10;所述橡胶垫8上布置位移计5;所述千斤顶6与反力梁4之间同轴布置测力计3;所述反力梁4上设置反力试块1;反力试块1四角通过支撑梁2支撑于地面;所述基准梁7对称设置于承压板9两侧。0049优选地,本发明所述橡胶垫8平面尺寸同承压板9,橡胶垫8厚度按表1选取;承压板9可按现行规范确定为方板或圆板。0050优选地,本发明所述装置中,位移计5有4只,量程为50。

19、MM,精度为001MM;土压力计10有5只,测力计4只,量程可依据施加的荷载确定,基准梁7有2只,参照现行规范要说明书CN104196060A4/11页7求对称布置于承压板9两侧。0051本测试装置中,以橡胶垫8取代传统的砂垫层进行CFG桩路基复合地基静载测试。橡胶垫8的厚度按理论计算的桩刺入量P与桩土应力比N确定,即橡胶垫8的确定以橡胶垫层受荷压缩变形与实际工况桩体受荷向上刺入变形特征相匹配为依据,达到橡胶垫吸收桩上刺量为目的,进而模拟实际工况荷载传递机理。橡胶垫8的物理、力学参数选取,见表1。0052表1CFG柱复合路基静载测试橡胶垫选用表00530054如图2所示,本发明还提供了一种用于。

20、CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试的方法,包括以下步骤0055第一步,计算桩土应力比N及桩刺入量P,依据表1选取橡胶垫。0056本发明所述步骤第一步中,依据路堤设计条件,采用“冲剪破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比N。0057本发明所述步骤第一步中,桩刺入量P的确定方法为分别计算桩向上刺入垫层量1、复合地基桩土的差异沉降2,对比1、2的值,依据两者理论上相等的原则,若计算所得两者差值小于其平均值的15时,取其均值为桩刺入量P作为橡胶垫刚度选取标准;否则建议重新设计垫层参数,以达到解决垫层不能太软亦不能太硬问题的目的。0058本发明所述方法中,采用“冲剪。

21、破坏角”法计算路堤填土分别作用于桩和桩间土的荷载,获得桩土承担荷载即桩土应力比N的计算理论基础如下00591CFG桩“冲剪破坏角”的确定0060路堤荷载作用时,当桩顶一定范围的土体处于塑性极限状态时,太沙基滑动面达到最高点。设桩体向上潜在冲切面与KVTERZAGHI滑动面相交。如图3所示。在螺旋线区域ABC内区,AB边为大主应力1作用面,AC边为小主应力3作用面,桩的冲切面AD与大主应力1作用面的夹角为。0061冲剪破坏角,即冲剪破坏角0062说明书CN104196060A5/11页80063因0064若基底完全粗糙,则00650066式中,土体内摩擦角;0067太沙基弹性核底角,即AA1与A。

22、B夹角。0068具体冲剪破坏角的取值,可由试验确定。00692由TERZAGHI破坏滑动面为对数螺旋线,如图5,其方程为00700071塑性区最大高度MAX为00720073式中,MAX塑性区高度,单位M;00741对数螺线上的任一点D与极点连线AD与AB的夹角;0075R0AB边长度,单位M;0076RP桩半径,单位M;0077土体内摩擦角。00783桩土应力比计算0079扩散角冲切面与太沙基滑动面所包围的区域ADD1A1为研究对象,如图6所示的受力分析。为计算方便,近似取区域高度为MAX。太沙基“弹性核”AB边受大主应力1。008000810082式中,NQ完全粗糙基底的承载力系数;008。

23、3RP桩半径,单位M;0084图3中,AC边小主应力00850086冲切面AD上的正应力PC和剪应力TC分别为0087说明书CN104196060A6/11页900880089式中,设冲切角25,0090由受力体的对称性,竖向受力平衡体系,可简化为平面分析。00912TCCOSMAX2PCMAXTANHHCMAX2RPPP080092式中,H路堤高度,单位M;0093HC垫层高度,单位M;0094PP桩顶应力,单位KPA。0095土体重度,单位KN/M30096MPP1MPSHHC90097式中,M复合地基桩置换率;0098PS与桩顶同一平面处的土体应力,单位KPA;其它符号同前。0099故可。

24、求得PP、PS,进而可得桩土应力比0100NPP/PS100101式中,PP桩顶应力,单位KPA;0102PS与桩顶同一平面处的土体应力,单位KPA。0103根据以上理论基础及本发明所述方法第一步,给出如下实施例1路堤填土参数重度T20KN/M3,内摩擦角压缩模量ET30MPA,泊松比UC035,路堤高度H4M。01042垫层设计参数重度C20KN/M3,内摩擦角压缩模量ET50MPA,泊松比UC03,厚度HC03M,C1为桩顶单位压力作用于垫层时的竖向刺人量C126105M/KPA。01053CFG桩参数压缩模量EP18GPA,桩半径RP02M,桩间距2M,置换率M0028,桩长10M。01。

25、064桩间土参数如下表2所示0107表2桩间土参数0108说明书CN104196060A7/11页100109依据现有路堤荷载,土体、垫层、桩体参数,通过以下步骤计算01101垫层的冲剪破坏角求解0111由垫层参数HC03M,按基底完全粗糙,有0112由公式1、2得1540现取25计算。01132RP02M,由公式3得MAX624MM01143桩顶应力按公式48得0115011601170118PC915PS0119PP6PS185代入9式得0120PS56KPA,PP545KPA0121路堤高4M时,桩顶荷载达到545KPA,桩土应力比0122本发明所述桩向上刺入垫层量1由CFG桩顶单位压力。

26、时的弹性变形指标C1计算得到。依据垫层力学指标C1计算桩刺入垫层量01231C1PP26545142MM0124本发明所述复合地基桩土的差异沉降2由“冲剪破坏角”理论和桩侧土负摩阻“弹、塑性区”理论计算得到,理论基础及计算方法如下01251桩顶以下塑性区深度的计算0126路堤荷载作用下,桩体具有上刺垫层的现象,桩顶一定范围出现塑性区。如图7所示,塑性区Z3Z4,弹性区Z4ZM。假设弹性区内侧摩阻力按线性传递,塑性区侧摩阻力达到极限值U,依据试验数据或经验,混凝土材料桩土弹性极限相对位移为12MM;塑性极限相对说明书CN104196060A108/11页11位0127移为2050MM;滑移极限相。

27、对位移为U575MM。0128依据BERRUM理论,桩侧阻0129式中,SA桩侧土侧摩阻力,单位KPA;0130K0桩侧土静止土压力系数;0131SZ土体的竖向应力,单位KPA。0132粘性土取K0055;0133参照图5,设桩处理宽度范围为2B,桩直径2RP,从荷载传递的角度,设距桩中心距离R处侧摩阻方程为01340135式中,SR距桩土接触面R处土体剪应力,单位KPA;0136SA桩土接触面处侧摩阻力,单位KPA;0137RP桩半径,单位M;0138C计算参数,由桩径和单桩处理范围确定。0139由公式12可知当RB时,0140若2B2M,2RP04M,B/RP5得C03130141距桩中心。

28、R处RPRB取土单元DRDZ,如图8所示,由土体受力分析可得式14。01420143化简为014414式可写为0145014616式简写为说明书CN104196060A119/11页120147其中,0148当RRP时,SAPSEAZ190149中性点以下0150塑性区某一平面处,桩侧阻达到极限,桩土相对位移01510152式中,W1塑性区桩土相对变形值,单位M;0153GS土体剪切模量,MPA;其它符号同前。01542弹性区及中性点ZM计算0155由于等沉面处桩土无相对位移,则弹性区内桩土竖向变形的差值即为相对位移,令W21MM设桩侧阻沿桩长线性分布。求解的弹性区深度范围ZM01560157。

29、式中,S土体的应力,单位KPA;0158P对应深度桩截面的应力,单位KPA。0159对于桩单元体,有0160APPAPDPAPPPAPDZ2ASADZ230161式中,AP桩体的截面面积,单位M2;0162SA桩土接触面侧摩阻力,单位KPA;其它符号同上。0163对桩体压缩量P有0164式中,P桩体的容重,单位KN/M3;0165EP桩体的模量,单位MPA;其它符号同上。0166同理,把桩处理范围的土视为整体单元,则有0167ASDSASSASS2ASADZ250168对土体压缩量S有0169式中,S土体的容重,单位KN/M3;说明书CN104196060A1210/11页130170ES土体。

30、压缩模量,单位MPA;0171M复合地基桩的置换率。0172AS单桩处理面积,其它符号同上。0173忽略CFG桩的压缩,弹性区桩侧摩阻力按线形分布01740175即0176桩上刺量即为中性点至桩顶范围内,桩土的相对变形量。017701783复合地基桩土的差异沉降计算0179混凝土材料桩土相对位移达到2050MM时,土体处于塑性状态,桩侧阻达到U,现取3MM计算。0180由B1M,RP02M时,C03,ES38MPA0181代入公式21得解得U894KPA0182RRP时,由公式18得018301840185解得Z4026M0186令桩土弹性极限相对位移W21MM,设桩侧阻沿桩长线性分布。由公式。

31、28得01870188求解得到ZM3M,即负摩阻区间长度近似取ZM3M。0189桩土相对位移,即复合地基桩土的差异沉降为说明书CN104196060A1311/11页1401900191综合对比桩向上刺入垫层量1142MM和复合地基桩土的差异沉降2131MM,两者差值为11MM,小于均值的15。故取P137MM,依据表1,选40MM厚橡胶垫用于该CFG装的静载测试。0192本发明所述方法第二步就是将测试桩按照本发明所述的装置布置好。本发明所述第三步是对按第二步布置好的测试桩参照现有规范进行分级加载。0193本发明所述方法第四步记录第三步中每级荷载所对应的位移、桩土应力比。0194本发明所述方法。

32、第五步根据第四步中得到的数据,参照现形规范和设计要求确定荷载分级、判稳标准、终载控制等;0195本发明所述方法第六步评价桩体承载质量,CFG桩复合地基测试指标承载力、沉降、桩土应力比三项指标是否满足现行规范和设计要求。0196本发明中提供了一组利用本发明所述一种CFG桩复合路基橡胶垫层静载测试装置进行测试的试验结果,如下所述0197将测试桩11以图1所示的方式布置,测试加载制度、判稳方法等参照规范JGJ792012或当地规程执行,土压力随荷载施加测试数据见表3。0198表3桩土地力比现场测试成果0199桩顶应力/KPA平均土压力/KPA桩土应力比/N3145877641682358618699。

33、20979102733632259002100239665173341991374785359161605554450909436123632644914507786735040704250893057860606218368397332680200现场测试结果表明桩顶荷载50893KPA时,桩土应力比N84,沉降为1882MM,达到了路堤荷载复合地基静载测试理论预期效果,实测桩土应力比N与理论值基本吻合,其它如承载力、沉降指标满足设计要求。0201上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。说明书CN104196060A141/5页15图1说明书附图CN104196060A152/5页16图2说明书附图CN104196060A163/5页17图3图4说明书附图CN104196060A174/5页18图5图6说明书附图CN104196060A185/5页19图7图8说明书附图CN104196060A19。

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