短桩桩长对刚性长桩―柔性短桩复合地基的影响分析
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇短桩桩长对刚性长桩―柔性短桩复合地基的影响分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
[摘 要] 文章基于刚性长桩-柔性短桩复合地基按沉降控制优化设计的前提，运用ANSYS有限元软件，分析了短桩桩长对刚性长桩-柔性短桩复合地基应力和沉降的影响。研究成果可为刚性长桩-柔性短桩复合地基的优化设计提供理论依据。
[关键词] 刚性长桩-柔性短桩复合地基；短桩桩长；沉降
[作者简介] 徐玉芬，三江学院土木工程学院讲师，研究方向：岩土工程，江苏 南京，210012
[中图分类号] TU44 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723（2012）10-0074-0003
近年来，长短桩复合地基以高承载力、低造价和短工期的优点在岩土工程界得到了广泛的应用。一般来讲，长短桩复合地基中长桩多为刚性桩，它通过桩身将荷载传递到地基深处以减少基础沉降；而短桩则可采用刚性、半刚性或柔性的桩体，这样在提高承载力的同时还可以减少浅层的应力集中。目前在一些地区，长短桩复合地基的应用已取得了显著的成效。
作为一种新型的地基处理形式，长短桩复合地基虽然具有很多优点也得到了广泛的应用，但由于该理论还有很多不完善的地方，因此还需做进一步的探索与研究。本文将运用ANSYS有限元软件分析短桩桩长对刚性长桩-柔性短桩复合地基对应力和变形的影响，为实际工程中的刚性长桩-柔性短桩复合地基的优化设计提供理论基础。
一、计算分析模型
由于刚性长桩-柔性短桩复合地基桩数较多且桩型不唯一，如严格按照实际的情形来模拟研究会比较复杂，因此，本文取一5×5的刚性长桩与柔性短桩相结合的复合地基模型进行分析，桩身、桩间土以及桩侧土单元采用8结点等参单元。长、短桩均为500mm×500mm的方桩，桩间距为2.5m，短桩桩长为10m，长桩桩长为 20m。本文在分析中，假设基底压力均匀分布，大小为100kPa。根据建筑地基基础设计规范，桩体外边缘至基础边缘的距离取为0.5m。计算模型如图1所示。
考虑到在满足一定的计算条件域范围内，计算域的侧边与下界的约束类型对计算结果的影响较小，故本文在三个方向没有约束位移。同时为减少单元网格，考虑到模型的对称性，取模型的1/4进行研究，桩位布置为2、5、8号桩为柔性短桩，其余均为刚性长桩。模型网格剖分如图2所示。
二、有限元结果分析
桩体长度是衡量复合地基经济可行性的一个非常重要的因素，它将直接影响到复合地基的承载力与变形的大小。一般来讲，在其他条件不变的情况下，桩体越长，承载力越高，但其工程费用也会相应增加。
表1为该模型在其他条件一定的情况下，不同短桩桩长下的压缩层变形值，图3为短桩桩长与压缩层变形的关系曲线。
从表1、图3可以看出，在竖向荷载不变的情况下，随着短桩桩长的增加，基础沉降量基本没有什么变化，如短桩桩长从5m增加到20m，增加了15m，沉降从31.7mm增加到32.0mm，不减反而增了0.3mm，这说明增加短桩桩长对减小压缩层变形的效果并不明显。
从以上的应力图4、图5、图6可以得出，当短桩桩长从5m增加到20m时，随着短桩桩长的增加，长桩桩身应力分布基本保持不变，短桩桩身应力和桩间土应力也未发生明显的变化。这说明桩体与土之间的荷载分担没有发生较大变化，这是由柔性桩自身特点所决定的，因为柔性桩桩身传递应力的能力比较差。
三、结 语
本文基于刚性长桩-柔性短桩复合地基按沉降控制优化设计的前提，采用ANSYS有限元软件对一5×5的群桩复合地基的模型进行了分析。结果表明：随着短桩桩长的增加，沉降量基本没有什么变化。因此，单纯依靠增加短桩桩长来减小压缩层变形的做法不可取。
[参考文献]
[1]邓超. 长短桩复合地基承载力与沉降计算[D].浙江大学硕士论文，2002.
[2]张耀东. CM长短桩复合地基的设计与应用[J].岩土工程，2002，（2）.
[3]张忠苗. 刚性桩与柔性桩复合桩基的受力与变形性状研究[D].浙江大学硕士学位论文，2002.
[4]王经雨. 长短桩复合地基性状的三维弹塑性分析[D].浙江大学硕士学位论文，2002.
[5]杨军龙. 长短桩复合地基数值分析[J].四川建筑科学研究，2002，（12）.
[6]葛忻声. 长短桩复合地基有限元分析及设计计算方法探讨[J].建筑结构学报，2003，（8）.
[7]邓超. 长短桩复合地基在高层建筑中的应用[J]. 建筑施工，2003，（1）.
[8]Chow，Y.K. Analysis of vertically loaded pile groups [J].Inter. J. Numer. Anal. Meth. Geomech，No. 10，1986，59-72.
[9]H.H.Zhang，J.C. Small. Analysis of capped pile groups subjected to horizontal and vertical loads[J]. Computers and Geotechnics，26（2000），1-21.