CFG桩复合地基承载力可靠度分析_张小敏

发布于:2021-11-30 15:34:38

第 23 卷第 6 期 2002 年 12 月
文章编号: 1000-7598-(2002) 06-0810-03

岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics

Vol.23 No.6 Dec. 2002

CFG 桩复合地基承载力可靠度分析 
  张小敏
1,2

,   郑俊杰
 

1 

( 1.华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北  武汉  430074; 2.武汉化工学院土木工程系, 湖北  武汉  430074 ) 

摘  要:利用可靠度理论对从国内收集到的 25 组 CFG 桩复合地基承载力试验数据进行了概率统计处理。借助无量纲计算模 式,计算不同载荷组合下 CFG 桩复合地基承载力的可靠度指标,并分析了各随机变量对可靠度指标的影响程度。为评价常  用经验公式 f sp,k 的可靠性提供一定的参考。  关  键  词: CFG 桩;复合地基;无量纲计算模式;承载力;可靠度   中图分类号: TU 473
 

文献标识码: A 

Analysis of reliability for bearing capacity of composite foundations of CFG piles
ZHANG Xiao-min1,2, ZHENG Jun-jie1 ( 1. College of Civil Eng.& Mechanics, Huazhong University of Science and Technology,
Wuhan 430074, China 2. Department of civil Engineering, Wuhan Institute of Chemical Industry, Wuhan 430074, China)

Abstract: The 25 test data of the composite foundations of CFG piles collected from all over the country are processed statistically according to reliability theory. The reliability indexes of the composite foundations of CFG piles is calculated by the non-dimensional calculation mode and the influence extent of each stochastic variable on the reliability index is also analyzed. For evaluating the reliability of the conventional empirical formula f sp , k , some references may be provided. Key words: CFG pile; composite foundation; non-dimensional calculation mode; bearing capacity ; reliability  

1  前 言
随着地基处理技术的不断提高和发展, CFG 桩 复合地基的应用越来越广。 CFG 桩桩体材料是由碎 石、粉煤灰、石屑、水泥和水按一定的配合比搅拌 而成, 其桩体刚度介于碎石桩和混凝土灌注桩之间。 CFG 桩的桩体与桩间土、褥垫层和承台板一起形成 CFG 桩复合地基。*年来, CFG 桩复合地基的设计 理论及沉降理论也有了较大的发展,然而对复合地 基可靠度的研究却开展的很少。事实上,复合地基 的不确定性因素比天然地基和桩基更多,而积累的 资料相对较少,这就不可避免地在设计中出现保守 的倾向。由于桩间土性的差异、施工工艺的差异及 工程性质的不同等因素的影响,地基极限承载力经 验公式中的系数 ω , φ 的取值有较大的变化,使极 限承载力计算结果亦有较大的变异。因此,用可靠 度理论研究 CFG 桩复合地基承载力具有重要的工 程意义。  

2 极限状态方程的建立 
在对 CFG 桩进行可靠度分析时, 首先应确定极 限状态方程及其基本变量。一般结构极限状态方程 可写为 g ( Rf , SG , S Q ) = Rf ? S G ? SQ = 0 式中 (1)

Rf 为复合地基极限承载力,取实测值;SG 表

示恒载效应;SQ 表示活载效应。 按照定值设计法,当总安全系数为 K 时,承载 力实用表达式为 (2) RK = K ( SGK + S QK ) 式中 R K、S GK、S QK 分别为结构抗力、恒载和活载 效应标准值。 复合地基极限状态设计计算式为 R UK = K ( S GK + S QK ) = K (1 + ρ ) S GK 式中 (3)

? 为活载效应与恒载效应标准值之比,安全

收稿日期:2001-11-08 作者简介:张小敏,女, 1965 年生,讲师,硕士研究生,主要从事岩土工程可靠性理论的研究。

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2002 年

楼其变异系数为 0.288 2(见表 6) 。
表 6     各无量纲随机变量统计指标如下  Table 6 Statistical index of the non-dimensional calculation mode
随机变量 λR λG = G / GK Q办 / QK Q住 / QK W 风 / WK 均值 ? 1.1041 1.106 0.700 0.860 0.999 方差 σ 0.2432 0.074 0.203 0.178 0.193 变异系数 δ 0.2685 0.07 0.290 0.230 0.193 分布类型 对数正态分布 正态分布 极值Ⅰ型 极值Ⅰ型 极值Ⅰ型

5   结  论  
(1)从表 7 可看出 β 值随 λ 的增大而增大。 当 ρ 取 0.25~2(常遇值)之间时,可靠度指标*均为 β = 3.0, 该结果比较接*文献 [4] 中上部结构*均可 靠度指标 ( 柔性结构 ) β =3.2,比脆性结构 β =3.7 小,比文献[5] 中深层搅拌桩复合地基的可靠度指标 *均值 β =2.72 大,说明在上述经验公式中采用 2 个系数 α , β 使计算结果偏于安全。虽然地基土性 质的复杂性 ,复合地基的承载力的变异性比上部结 构大, 但该结果也反应出 CFG 桩复合地基是比较可 靠的。 说明用上述经验公式进行 CFG 桩复合地基 承载力的设计能够满足工程的可靠度要求。 (2)从表 8 可明显看出,λ R 对 β 值影响最大, 占 90 %以上。 λG 最小。 因此 λ R 变量分布类型的确 定对 CFG 桩复合地基承载力可靠度指标的计算具 有十分重要的意义。 (3) 本文计算中考虑一种活荷载组合, 若增加 一种活荷载如 G +Q 住 +Q 风 或 G + Q 办+ Q 风,则由于 随机变量统计特性掌握不全,难以得出可靠度计算 结果, 如何考虑这种情形有待于进一步研究。 《统一 标准》在确定目标可靠度时,主要考虑表 7 中 3 种 基本组合情况,因此,本文结论具有一定的实际意 义。
index
β β*均 β总*均

4   可靠度指标的计算及分析 
4.1 可靠度指标计算 本文采用“国际结构安全度联合委员会” (JCSS)推荐的方法计算可靠度指标 β 。JC 法考 虑了极限状态方程中各基本变量的实际概率分布, 将功能函数在验算点处用泰勒级数展开并使之线性 化,最后求解可靠度指标[3]。因此它是一种精度较 高,比较实用的*似概率分析方法。本文对 ρ 取 0.25~2.0(常遇值)时,不同荷载组合下的可靠度指 标计算如下。 
  Table 7
荷载 组合 G + Q办 G + Q住 G + W风 0.25

表 7     可靠度指标计算  Calculation of reliability
1 1.75 2.0

活载、恒载之比 ρ

(4) 以上结果没有考虑计算模式及桩径、桩 长、桩身配合比、土的性质、设桩方式的不定性, 当考虑这些因素时, 理论上可靠度指标应有所变化, 其变化规律还需作进一步研究。 参 考 文 献
[1] 蔡金标,潘秋元.单桩竖向承载力概率分析 [A]. 第七届 全国土力学及基础工程学术会议论文集 [C]. 北京 : 中 国建筑工业出版社, 1994, 392-395. [2] Lee K, White W, Ingle O G: Geotechnical Engineering [M]. USA: Hill Book Company, 1983. 101.

3.109 2 3.292 1 3.247 9 2.994 5 3.106 1 3.071 0 2.889 7 2.843 0 2.768 5

3.233 2 3.220 6 3.058 3 3.057 5 3.030 1 2.748 0 2.812 3

4.2 各随机变量对可靠度指标的影响程度 各随机变量对可靠度指标的影响程度用灵敏度 来表示,下表为 ρ 取 1 时的计算结果如表 8。
表 8   灵敏度计算  Calculation of sensitive factor 

[3] 李继华. 可靠性数学 [M]. 北京:中国建筑工业出版社, 1988. 101-108. [4] GBJ 68-84, 建筑结构设计统一标准[ S]. 岩土力学, 2000, 21(4): 401-403. [5] 何 军, 赵 彤. 深层搅拌桩复合基承载力可靠性研究[J].

 
25

Table 8

   ∑ αλ 2 样本数  αλ R       αλ G          αλ办       αλ2R       αλ2G      α λ2 办 0.981 8 -0.067 6 -0.177 4 0.963 9 0.004 6 0.031 5 1

 


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