第３０卷第３期２０１４年３月
建
巍
科学
Ｖ０１．３０，Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２０１４
ＢＵｌＬＤＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ
【文章编号］１００２－８５２８（２０１４）０３－００１３－０５
刚性桩复合地基增强体强度设计分析
张东刚，李
涛，张
震，陈耀光，李
帅（中国建筑科学研究院地基所，北京１０００１３）
［摘要］增强体强度等级是复合地基设计的一个重要参数。增强体强度计算时需确定单桩承载力特征值，而单桩承载力特征值确定应同时满足复合地基承载力和变形要求，并取承载力和变形计算中确定的单桩承载力特征值的较大值作为增强体强度计算的依据；对高粘结强度桩，增强体采用商品混凝土时，桩身强度的确定不应采用混凝土立方体抚压强度平均值工。，而应采用混凝土立方体抗压强度标准值工“，即桩身强度计算公式应为，ｃ“＝４ＡＲ。／Ａ。。按照《建筑地基睑理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）要求，复合地基工程验收时要求进行单桩静载荷试验，本文分析了静载荷试验中影响单桩承载力的因素，并给出复合地基设计计算时单桩承载力特征值取值的建议。
［关键词］复合地基；增强体；桩身强度计算；标准值；检测
［中图分类号］ＴＵ
４７０＋．３
［文献标识码］Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＥｌｅｍｅｎｔＳｔｒｅｎｇｔｈＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｒｏｕｎｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈＲｉｇｉｄＰｉｌｅｓ
ＺｈａｎｇＤｏｎｇｇａｎｇ，ＬｉＴａｏ，ＺｈａｎｇＺｈｅｎ，ＣｈｅｎＹａｏｇｕａｎｇ，ＬｉＳｈｕａｉ
（Ｃｈｉｎａ
Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００１
３，Ｃｈｉｎａ）
ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒａｄｅｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｉｓ
Ｆｉｒｓｔｌｙ
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ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｃ，ｄｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｏｒ
ｂｅ
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ｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅ．ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｏｕｌｄ
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ａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ
ｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｖａｌｕｅｏｆｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅ
ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓｇｉｖｅｎｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄｄｅｓｉｇｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔ；ｐｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔａｎｄａｒｄｖａｌｕｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
０
引言
刚性桩复合地基是指部分土体被刚性桩增强体
增强体强度角度，对刚性桩复合地基做了进一步研究分析，如复合地基在设计时如何确定单桩承载力、增强体强度设计计算时应如何取值、７承载力检测时桩身强度与试验最大加载量的关系等，通过本文的研究，可为工程人员在刚性桩复合地基设计、施工和检测时提供参考。
置换，在桩和桩间土表面铺设一定厚度褥垫层，形成由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。刚性桩复合地基包括ＣＦＧ桩复合地基、灌注桩复合地基等，其中比较有代表性的就是ＣＦＧ桩复合地基。本文以ＣＦＧ桩复合地基为刚性桩复合地基的代表，从
刚性桩复合地基设计时单桩承载力的确ｌ定
ＣＦＧ桩复合地基设计时首先需要确定的就是单桩承载力。单桩承载力的确定需从复合地基承载力和变形两方面来考虑。
１）复合地基承载力设计对单桩承载力的要求
［收稿日期］２０１３－０８－０３
［基金项目】住房和城乡建设部软科学研究项目
（２０１０１６０２３３０７４０００４）
［作者简介］张东刚（１９６６．），男，教授级高工
【联系方式】ｚｄ９３０００＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
１４
建筑科学
第３０卷
根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—
钻杆尺寸确定，对于长螺旋钻机，施工的桩径通常在２０１２）规定，对有粘结强度增强体复合地基承载力３５０ｍｍ～６００ｍｍ之间，一般取４００ｍｍ左右。桩长ｚ。特征值应按式（１）计算：
的确定需考虑两方面因素：其一根据勘察报告提供
Ｒ
，ｐｋ＝Ａｍ—≠＋卢（１一ｍ）Ｚｋ
（１）
的土质分布情况，选择承载力高、压缩性低的稳定土，１
ｐ
层作为桩端持力层，进而确定桩底标高和桩长；其二式中坑。。为复合地基承载力特征值（ｋＰａ）；工。为处理在确定桩长时，还需考虑桩机施工设备能力。目前后桩间土承载力特征值（ｋＰａ）；ｍ为面积置换率；Ａ、对长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺，当施工桩径为ＪＢ为单桩承载力和桩间土承载力发挥系数；Ａ。为桩４００ｍｍ时桩长最大可达３０ｍ，工程应用一般不宜超身横截面面积（ｍ２）；Ｒ。为单桩承载力特征值（ｋＮ），过２４ｍ。桩长、桩径确定后可根据式（２）求出单桩可根据式（２）确定。
承载力特征值尺¨再根据式（１）确定置换率，进而
Ｒ。＝Ｍ，∑“＋ｇ。Ａ，
（２）
求出桩间距，桩间距宜为３ｄ～５ｄ。
ｉ＝ｌ
按照上述步骤，可确定在满足复合地基承载力
式中：／／，。为桩的周长（ｍ）；ｎ为桩长范围内所划分特征值厶。条件下的桩长ｆ，。、桩径ｄ、桩间距Ｓａ和单
的土层数；ｑ。。为桩周第ｉ层土的侧阻力特征值桩承载力尺。。。
（ｋＰａ）；ｆ。为桩长范围内第ｉ层土的厚度（ｍ）；ｑ。为２）复合地基变形设计对单桩承载力的要求桩端土端阻力特征值（ｋＰａ）。
单桩承载力除满足复合地基承载力要求外，还复合地基设计时需确定５个设计参数：桩长ｌ。、需满足复合地基变形的要求。复合地基变形计算由桩径ｄ、桩间距ｓ。、桩身强度等级工。、褥垫层厚度日。加固区的变形量和下卧层的变形量两部分组成。其前３个参数与复合地基布桩有关，设计时，首先确定计算公式为式（３）：
桩径和桩长。桩径ｄ主要根据施工设备的钻头和
ｓ咄【茎畿㈠订ｚ¨吐。）＋ｉ善ｎ２，虬ｐｏ（撕。～吐。）】
（３）
式中：ｎ，为加固区范围土层分层数；ｎ：为沉降计算变形，重新计算，确定新的桩长ｆ。：，计算单桩承载力深度范围内土层总的分层数；Ｐ。为对应于荷载效应Ｒ。：，通过提高工。。来增大模量提高系数以及加固区准永久组合时基础底面处的附加压力（ｋＰａ）；Ｅ。。为范围，直到计算复合地基变形量满足ｓ≤［ｓ］要求。基础底面下第ｉ层土的压缩模量（ＭＰａ），应取土的由此确定满足复合地基变形要求的单桩承载力特征自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段值Ｒ。：。
计算；ＯＺｉ、ａＨ为基础底面计算点至第ｉ层土、第ｉ一１比较满足复合地基承载力要求确定的Ｒ。。与满层土底面范围内平均附加应力系数；砂。为沉降计算足复合地基变形要求确定的Ｒ。：，取两者间较大值修正系数。
作为增强体桩身强度设计需确定的单桩承载力特征加固区复合土层的模量提高系数ｆ可由式（４）值。
确定：
２
刚性桩复合地基增强体强度的确定
（４）
《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２００２）规
式中：．￡。为基础底面下天然地基承载力特征值定ＣＦＧ桩复合地基桩体试块抗压强度平均值应满（ｋＰａ）。
足下式要求：
通过式（３）计算得到的变形量ｓ与设计要求的辟
地基变形允许值［ｓ］进行比较，如果ｓ≤［ｓ］，满足变丘。≥３≠ｎ
（５）
ｐ
形要求，则，。。和尺。即为所求的复合地基和单桩承式中：工。为桩体试块（边长１５０ｍｍ立方体）标准养护载力特征值；如果ｓ＞［ｓ］，不满足变形要求，则需要２８ｄ的立方体抗压强度平均值（ｋＰａ）；Ｒ。为单桩竖向重新调整桩长或桩间距，由于调整桩间距对变形计承载力特征值（ｋＮ）；Ａ。为桩身横截面面积（ｍ２）。
算影响不大，工程上通常采用调整桩长的方式调节
由于复合地基增强体是复合地基受力的主要构
万方数据
第３期张东刚，等：刚性桩复合地基增强体强度设计分析
１５
件，是保证复合地基工作的必要条件，必须保证其安全度。在有关标准材料的可靠度设计理论基础上，《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）比《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２００２）适当提高了增强体桩身强度的设计要求，规定对有粘结强度复合地基增强体桩身强度应满足下式：
丘。≥４竿
（６）
，１
ｐ
式中：Ａ为单桩承载力发挥系数，可取０．８—０．９。
将刚性桩复合地基增强体作为混凝土构件，参考桩基础强度控制要求，上述公式推导过程如下：
根据《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—
２０１
１）规定，按桩身强度控制桩的承载力计算公式
为：
Ｑ≤ＡＺ妒。
（７）
式中乒为混凝土轴心抗压强度设计值（ｋＰａ）；Ｑ为相应于作用的基本组合时单桩竖向力设计值（ｋＮ）；Ａ。为桩身横截面面积（ｉｎ２）；妒。为工作条件系数，灌注桩取０．６～０．８。
按照混凝土强度的可靠性设计理论，考虑到结构中混凝土实体强度与立方体强度的差异，《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）规定混凝土的立方体抗压强度标准值与混凝土轴心抗压强度标准值之间存在下列关系：
工ｋ＝０．８８ａ。ｌａ。Ｚｕ．ｋ
（８）
式中：正。为混凝土轴心抗压强度标准值；正“为边长为１５０ｍｍ混凝土立方体抗压强度标准值；ａ。。为棱柱体强度与立方体强度的比值，Ｃ５０及以下普通混凝土取０．７６；ｄ。：为脆性折减系数，对Ｃ４０以上混凝土考虑该系数。
《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）中规定混凝土轴心抗压强度设计值为：
正＝工。／７。＝丘。／１．４
（９）
由式（８）和式（９）可得乒＝０．４７８正。．。
根据《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—
２０１
１）规定，由永久作用控制的基本组合，基本组合
的效应设计值Ｓ。与标准组合作用效应设计值Ｓ。有
如下关系：Ｓ。＝１．３５Ｓ。，则相应于作用的基本组合
时单桩竖向承载力设计值Ｑ与单桩竖向承载力特征值关系如下：
Ｑ＝１．３５Ｒ。
（１０）
将式（８）、式（９）、式（１０）代入式（７）中可求得不同
万方数据
工作条件系数下增强体单桩承载力特征值与混凝土立方体抗压强度标准值之间的关系见表ｌ。
表１
工作条件系数与立方体抗压强度标准值关系
从表１中可以看出，当工作条件系数取０．７时，
曰
工咄≥４丁－－ａ
（１１）
＾ｐ
考虑刚性桩复合地基中单桩承载力的发挥程度，取其发挥系数为Ａ，则复合地基中单桩承载力特征值实际为ＡＲ。，将式（１１）中Ｒ。替换茭’ＡＲ。，上式则变为：
正蚶≥４平
＾Ｒ
（１２）
，ｌ
ｐ
通过比较式（６）和式（１２）发现，２个公式右侧相同，而左侧，式（６）为桩体试块立方Ｉｚ【抗压强度平均值，式（１２）为混凝土立方体抗压强度标准值。在这里对式（６）和式（１２）的差别做一说明。
１）刚性桩复合地基增强体桩身强度确定采用正。的背景
复合地基增强体种类很多，有碎石桩、砂桩、土桩、灰土桩、旋喷桩、搅拌桩、夯实水泥土桩、ＣＦＧ桩、灌注桩等类型，相应地也构成了多种类型复合地基。按照增强体材料性状，复合地基可分为散体材料桩复合地基和有粘结强度桩复合地基两大类。对有粘结强度桩复合地基，桩体强度变化幅度很大，从０．３ＭＰａ一３０ＭＰａ，其受力性状差别也很大。因此，对有粘结强度桩可细分为３类，即低粘结强度桩、中等粘结强度桩和高粘结强度桩；也可分为两类，即中低粘结强度桩和高粘结强度桩。中低粘结强度桩包括水泥土类桩，如搅拌桩、旋喷桩、夯实水泥土桩，高粘
结强度桩包括ＣＦＧ桩、灌注桩等。对于中低粘结强度桩，由于原位土是增强体材料的组成部分，增强体强度与原位土质密切相关，不同土质物理力学指标不同，桩身强度差别也很大。因此，在没计前，应进行处理地基土的室内配比试验。针对拟处理地基土层的物理力学性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供不同配合比的强度参数，再根据拟采用的配合比对应的桩身强度平均值．由式（１３）计
算确定由增强体强度控制的单桩承载力特征值。
Ｒ。＝＇ｆｉｅ。Ａ。
（１３）
１６
建簌科学
第３０卷
对于ＣＦＧ桩复合地基，在研发及应用初期，桩
体采用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水现场拌合而成。施工前，按一定配合比搅拌的混合料，需先在室内做配合比试验，得出立方体试块抗压强度平均值，且该值需大于３倍的桩顶应力，将此配合比作为施工配合比，设计桩身强度控制需达到配合比试验确定的桩身强度平均值。式（５）和式（６）沿袭了这一做法，采用了ＣＦＧ桩复合地基桩体试块抗压强度平均值。
２）刚性桩桩身材料采用混凝土时按式（６）确定桩身强度等级存在的问题
随着ＣＦＧ桩复合地基技术的普及与推广，设计人员多直接采用商品混凝土作为ＣＦＧ桩桩身材料。当采用式（６）计算出桩体试块立方体抗压强度平均值时，如何确定混凝土强度等级是设计人员遇到的一个问题。由于混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值划分，只有将立方体抗压强度平均值．ｆ。与混凝土立方体抗压强度标准值正。。建立关系，方可确定混凝土强度等级。
混凝土立方体抗压强度标准值．疋“为边长１５０ｍｍ的立方体试块，在标准温度２０℃±３℃，湿度９０％及以上条件下养护２８ｄ后用标准的试验方法测得的立方体抗压强度；混凝土立方体抗压强度不小于该值保证率的９５％，亦即强度低于该值的概率不大于５％。对于混凝土立方体抗压强度平均值．疋。计算时，立方体试块制作和养护条件与上述相同，立方体抗压强度不小于该值的保证率的５０％，即有近一半的混凝土的实际强度达不到该值，因此混凝土立方体抗压强度平均值不作为代表该混凝土性能的强度等级指标。图１为混凝土强度概率分布曲线。
图１混凝土强度的概率分布
混凝土立方体抗压强度标准值与平均值之间存在如下关系：
万方数据
上“＝／：。一１．６４５０－
（１４）
式中，０－为混凝土立方体强度标准差，宜根据试验统
计确定。
在进行桩身强度设计时，由于无法事先确定混凝土立方体强度标准差，按式（１４）确定混凝土强度存在困难。若考虑同一搅拌站相同配比商品混凝土立方体抗压强度离散性不是很大时，工。的数值与４ＡＲ。／Ａ。计算值直接确定桩身强度等级，例如计算结果４ＡＲ。／Ａ。为１５．１ＭＰａ～２０ＭＰａ，设计时对应的ＣＦＧ桩桩身混凝土强度等级应选择Ｃ２０。在此过程中，已经采用了式（１２）的表达式。
３）刚性桩桩身强度等级计算建议
鉴于目前刚性桩复合地基基本上都采用商品混凝土，在混凝土工程中，根据《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）规定：混凝土立方体抗压强度平均值不是混凝土各种力学指标的基本代表值，不能用该值来确定混凝土强度等级，它主要应用于混凝土工程试块验收评定；而混凝土立方体抗压强度标准值是混凝土各种力学指标的基本代表值，可以根据该值所在的区段范围确定混凝土强度等级。从强度计算公式推导、实际工程应用以及概念合理性考虑，建议高粘结强度桩复合地基增强体强度控制采用ｆ“≥４ＡＲ。／，４，。
３
复合地基增强体单桩检测
根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—
２０１２）规定，有粘结强度桩复合地基工程验收时要求进行单桩静载荷试验，单桩静载荷试验加载量不应小于设计要求单桩承载力特征值的２倍。因此，需保证在静载荷试验时，单桩承载力极限值是由桩的侧阻力和端阻力控制，而不是由桩身混凝土强度控制，也就是说，由桩身强度确定的单桩承载力要大于由桩体受力特性计算确定的承载力。当单桩承载力由桩身强度控制时，对长螺旋钻孑Ｌ管内泵压ＣＦＧ桩复合地基，桩径４００ｍｍ时单桩承载力特征值最大不超过表２中单桩承载力值。
单桩静载荷试验达到单桩承载力特征值的２倍
时，桩顶应力为２尺。朋。，而在实际单桩加载过程中，
存在一些工程，当检测加荷量没有达到２倍单桩承载力特征值时桩体即被压坏，基于这种情况，分析可能存在如下原因：
工“数值相差不大。为此，在实际工程设计时将
第３期张东刚，等：刚性桩复合地基增强体强度设计分析
表２新旧规范计算单桩承载力特征值
２０１２版规范
Ｏ．８７８５９８２１１７８
０．８５７３９９２４１１０９
０．９６９８８７３１０４７
１７
＼。强度等豪、＼
Ｃ２０Ｃ２５Ｃ３０
承载力特征值为８００ｋＮ，当加载到１５００ｋＮ时，未出现极限荷载。
Ｏ／ｋＮ
８３８１０４７１２５７ｌ
２００２版规范
Ｕ■—・Ｅ＝＝————１—————————－－————————ｒ—－——ｒ—————————－——一—ｒ———————－－１
．０
３００
６００
９００
１２００
１５００
１８００
２１００
１）桩身强度未满足试验荷载条件造成破坏。特别在气温较低的季节，为了抢工期，桩身强度未达到其设计强度就开始进行静载荷试验，从而造成ＣＦＧ桩桩身破坏。
２）桩头未做处理直接进行试验造成破坏。在单桩静载荷试验时，由于ＣＦＧ桩是素混凝土桩，没有箍筋约束，同时千斤顶与桩顶面接触面也不完全在一个平面上，造成桩顶局部应力集中，产生混凝土压碎崩裂，从而出现桩顶破坏。因此，在单桩静载荷试验前需对桩头做处理：桩顶宜设置带水平钢筋网片的混凝土桩帽或采用钢护筒桩帽，其混凝土宜提高强度等级和掺加早强剂。桩帽高度不宜小于一倍桩径。
３）桩身混凝土缺陷造成破坏。规范要求施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于０．５ｍ，当施工工作面与设计桩顶标高相比少于０．５ｍ时，桩顶混凝土可能存在不密实情况，从而影响桩身强度。
４）载荷试验安装问题。当加载中心与桩中心不在同一直线上，这样在对单桩进行检验加载过程中发生偏心加载，桩身受到弯矩作用，导致桩体发生偏心受压破坏，从而造成桩身强度达不到规范要求。
综合以上分析，为保证处理后复合地基中单桩承载力能够顺利通过检测，应该做好桩头处理，保证桩中心和载荷试验千斤顶中心重合，避免出现偏心荷载；试验时桩体强度需达到设计要求强度；必要时，可在施工时在拟进行静载荷试验桩顶设置短钢筋笼。
从ＣＦＧ桩复合地基应用情况来看，当桩身强度等级为Ｃ２５时，建议单桩承载力特征值最大宜控制在８００ｋＮ，以便单桩能够通过静载荷试验检验。图２为北京凤凰城Ａ、Ｂ楼单桩静载荷试验曲线，当加载到１７２５ｋＮ时，未出现极限荷载。图３为清华科技园科技大厦单桩静载荷试验曲线，该工程中计算单桩承载力特征值可达到１１２０ｋＮ，考虑到要通过静载荷试验检验，设计时实际使用的单桩
４
０
３００
６００
图２北京凤凰城Ａ、Ｂ楼单桩静载荷斌验曲线
—’’龟
≮吣，—漆
９００
Ｑ／ｋＮ
１２００１５００１８００
≮
一北塔Ｂ
ｆ一北塔Ｃ一北塔Ｄ
—一北塔Ａ
图３清华科技园科技大厦单桩静载布：试验曲线
结语
１）增强体强度设计时需确定单桩承载力特征
值，单桩承载力特征值需同时满足复合地基承载力和变形双控要求，由满足复合地基承载力和变形要求确定的单桩承载力特征值的较大值作为增强体桩身强度设计计算的依据。
２）增强体强度设计时，建议对复合地基中有粘结强度桩细分为中低粘结强度桩和高粘结强度桩。
对中低粘结强度桩增强体强度计算可：果用公础。≥
４ＡＲ。／Ａ。。对于桩身采用混凝土的高粘结强度桩增
强体强度计算，建议采用混凝土立方体抗压强度标
准值工蚶，即丘ｕ’ｋ，＞４ＡＲ。／Ａ。。
３）对于单桩静载荷试验，需按照《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）的要求认真执行，做好桩头处理，保证桩中心和载荷试验千斤顶中心重合，避免出现偏心荷载。ＣＦＧ桩复合地基设计时，对桩径为４００ｍｍ的长螺旋钻孔泵压混凝土施工工艺，桩身混凝土强度等级为Ｃ２５时，建议单柱承载力特征值宜控制在８００ｋＮ以内。
（下转第２１页）
万方数据
第３期张士翔，等：风荷载作用下中空玻璃面法线挠度变化规律浅析
２ｌ
变量一次线性函数”（ｙ＝ｋｘ）关系为前提的，当某种构件的压力差．挠度关系并非该函数关系时，双重判定标准即无法一致，则不应以中间过程性的．厶／２．５（±Ｐ．下）为判定依据，而应以对应形。的厶（±Ｐ，下）为判定依据。
通过对所在幕墙检测机构２００７－－２０１２年期间的幕墙抗风压性能检测数据及压力差．挠度关系曲线情况进行分析统计，在７３８个使用了中空玻璃的幕墙试件中，中空玻璃的压力差．挠度关系曲线不符合一次线性函数，而近似于“指数大于０、小于１的幂函数”的共计２７４个，占总数的３７％。而这２７４个试件，都具备“中空玻璃分格较大、测试风压较高、因而玻璃挠度也较大”的现象。
大量幕墙试件检测所得压力差．挠度关系曲线表明：绝大多数立柱、横梁情况均符合一次线性函数关系，而分格较大的中空玻璃情况则往往不符合，而是接近“指数大于０、小于１的幂函数”曲线。在本例中，试件在较小风荷载作用下，大分格中空玻璃的挠度虽然超过了厶／２．５对应的挠度限值，但绝对值并不大，并无安全问题；随着风荷载的增大，大挠度中空玻璃变形的增速逐渐减小，挠度值增量也相对减小，到风压增至风荷载标准值（Ｗ。）时，挠度已小于五对应挠度（限值）。
还应说明的是，对该例试件（包括中空玻璃Ａ）按照检测标准进行了完整的抗风压性能检测，包括变形检测（Ｐ。＝４０％Ｐ，）、反复加压检测（Ｐ，＝
１．５Ｐ．）、安全检测（Ｐ，），试件（包括中空玻璃Ａ）在全过程均无功能障碍或损坏发生。这证明该试件在风荷载标准值１５００Ｐａ（Ｐ，＝Ｗ。）下的安全性能是有保障的。
综上所述，本例中不应仅凭工／２．！对应的中空玻璃Ａ的挠度情况就判定其不合格，而应以±Ｐ，下挠度实测值与五进行比较并判定。
３
结论
作为幕墙面板的大分格中空玻璃，在其他条件
相同时其挠度较大，挠度与风荷载的关系并非一次线性函数，而近似于“指数大于０、小于１的幂函数”。因此，在以实测数据判定其挠度是否符合标准要求时，不应以一次线性关系推算判定，特别是双重判定标准不一致时。而应以其在风荷载标准值（Ｗ。，对应Ｐ，）下的挠度实测值和安全性能是否满足检测标准的要求来判断。本文建议，在对《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测：亨法》（ＧＢ／Ｔ
１５２２７－－２００７）进行修订时，对相关条文进行适当
修改。参考文献
［１］［２］
ＪＧＪ
１０２－－２００３，玻璃幕墙工程技术规范［Ｓ］
１５２２７－－２００７，建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方
ＧＢ／Ｔ
法［Ｓ］
（上接第１７页）参考文献
［１］ＪＧＪ７９－－２０１２，建筑地基处理技术规范［Ｓ］［２］
ＪＧＪ
［７］［８］
ＧＢ
５００６８－－２００１，建筑结构可靠度设计统一标［Ｓ］５０１０７—２０ｌｏ，混凝土强度检验评定标准［Ｓ］
ＧＢ／Ｔ
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［１１］
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滕延京，等．建筑地基处理技术规范理解。Ｉ－应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社。２０１２
闫明礼，张东刚．ＣＦＧ桩复合地基技术及工程实践（第二版）［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００６
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ＧＢ／Ｔ
５０７８３－－２０１２，复合地基技术规范［Ｓ］
万方数据
刚性桩复合地基增强体强度设计分析
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
张东刚， 李涛， 张震， 陈耀光， 李帅， Zhang Donggang， Li Tao， Zhang Zhen， Chen Yaoguang，Li Shuai
中国建筑科学研究院地基所,北京,100013建筑科学
Building Science2014,30(3)
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jzkx201403003.aspx
第３０卷第３期２０１４年３月
建
巍
科学
Ｖ０１．３０，Ｎｏ．３
Ｍａｒ．２０１４
ＢＵｌＬＤＩＮＧＳＣＩＥＮＣＥ
【文章编号］１００２－８５２８（２０１４）０３－００１３－０５
刚性桩复合地基增强体强度设计分析
张东刚，李
涛，张
震，陈耀光，李
帅（中国建筑科学研究院地基所，北京１０００１３）
［摘要］增强体强度等级是复合地基设计的一个重要参数。增强体强度计算时需确定单桩承载力特征值，而单桩承载力特征值确定应同时满足复合地基承载力和变形要求，并取承载力和变形计算中确定的单桩承载力特征值的较大值作为增强体强度计算的依据；对高粘结强度桩，增强体采用商品混凝土时，桩身强度的确定不应采用混凝土立方体抚压强度平均值工。，而应采用混凝土立方体抗压强度标准值工“，即桩身强度计算公式应为，ｃ“＝４ＡＲ。／Ａ。。按照《建筑地基睑理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）要求，复合地基工程验收时要求进行单桩静载荷试验，本文分析了静载荷试验中影响单桩承载力的因素，并给出复合地基设计计算时单桩承载力特征值取值的建议。
［关键词］复合地基；增强体；桩身强度计算；标准值；检测
［中图分类号］ＴＵ
４７０＋．３
［文献标识码］Ａ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＥｌｅｍｅｎｔＳｔｒｅｎｇｔｈＤｅｓｉｇｎｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｒｏｕｎｄＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈＲｉｇｉｄＰｉｌｅｓ
ＺｈａｎｇＤｏｎｇｇａｎｇ，ＬｉＴａｏ，ＺｈａｎｇＺｈｅｎ，ＣｈｅｎＹａｏｇｕａｎｇ，ＬｉＳｈｕａｉ
（Ｃｈｉｎａ
Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
１０００１
３，Ｃｈｉｎａ）
ａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｇｒａｄｅｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｉｓ
Ｆｉｒｓｔｌｙ
ｉｔ
ｈａｓ
ｔｏ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｉｌｅ
ｐａｒａｍｅｔｅｒ
ｉｎ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｒｏｕｎｄｄｅｓｉｇｎ．
ｍｅｅｔ
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ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｖａｌｕｅｏｆ
ｓｉｎｇｌｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ
ｔｈｅ
ｗｈｉｃｈｎｅｅｄ；ｔｏ
ｏｎｅ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅ
ｇｒｏｕｎｄｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙ
ａｓ
ａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｎ
ｌａｇｅｒ
ｏｆｔｈｆ－ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ｖａｌｕｅｓｏｆｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓａｄｏｐｔｅｄｈｉｇｈｂｏｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｐｉｌｅｍａｄｅｓｔｒｅｎｇｔｈｖａｌｕｅｏｆ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｃ，ｄｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｆｏｒ
ｂｅ
ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｂｙｃｏｎｃｒｅｔｅ．ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｏｕｌｄ
ｓｔａｎｄａｌ‘ｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ
ｃｕｂｅｓｉｎｓｔｅａｄｏｆａｖｅｒａｇｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｖａｌｕｅｏｆ
ｔｏ
ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ｃｕｂｅｓ，ＳＯｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓ
工。，ｋ＝４ＡＲ。／Ａｐ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｃａｐａｃｉｔｙｉｎｔｈｅｔｅｓｔ
ａｒｅ
ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｄｅｆｏｒ
ｏｎ
ＧｒｏｕｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅ
ｂｅａｒｉｎｇ
ｓｔａｔｉｃｌｏａｄｔｅｓｔｓｈｏｕｌｄｂｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｆｏｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄａｃｃｅｐｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｆｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅ
ａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎ
ｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｖａｌｕｅｏｆｓｉｎｇｌｅｐｉｌｅ
ｂｅａｒｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓｇｉｖｅｎｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄｄｅｓｉｇｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｇｒｏｕｎｄ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔ；ｐｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔａｎｄａｒｄｖａｌｕｅ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ
０
引言
刚性桩复合地基是指部分土体被刚性桩增强体
增强体强度角度，对刚性桩复合地基做了进一步研究分析，如复合地基在设计时如何确定单桩承载力、增强体强度设计计算时应如何取值、７承载力检测时桩身强度与试验最大加载量的关系等，通过本文的研究，可为工程人员在刚性桩复合地基设计、施工和检测时提供参考。
置换，在桩和桩间土表面铺设一定厚度褥垫层，形成由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。刚性桩复合地基包括ＣＦＧ桩复合地基、灌注桩复合地基等，其中比较有代表性的就是ＣＦＧ桩复合地基。本文以ＣＦＧ桩复合地基为刚性桩复合地基的代表，从
刚性桩复合地基设计时单桩承载力的确ｌ定
ＣＦＧ桩复合地基设计时首先需要确定的就是单桩承载力。单桩承载力的确定需从复合地基承载力和变形两方面来考虑。
１）复合地基承载力设计对单桩承载力的要求
［收稿日期］２０１３－０８－０３
［基金项目】住房和城乡建设部软科学研究项目
（２０１０１６０２３３０７４０００４）
［作者简介］张东刚（１９６６．），男，教授级高工
【联系方式】ｚｄ９３０００＠１６３．ｃｏｒｎ
万方数据
１４
建筑科学
第３０卷
根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—
钻杆尺寸确定，对于长螺旋钻机，施工的桩径通常在２０１２）规定，对有粘结强度增强体复合地基承载力３５０ｍｍ～６００ｍｍ之间，一般取４００ｍｍ左右。桩长ｚ。特征值应按式（１）计算：
的确定需考虑两方面因素：其一根据勘察报告提供
Ｒ
，ｐｋ＝Ａｍ—≠＋卢（１一ｍ）Ｚｋ
（１）
的土质分布情况，选择承载力高、压缩性低的稳定土，１
ｐ
层作为桩端持力层，进而确定桩底标高和桩长；其二式中坑。。为复合地基承载力特征值（ｋＰａ）；工。为处理在确定桩长时，还需考虑桩机施工设备能力。目前后桩间土承载力特征值（ｋＰａ）；ｍ为面积置换率；Ａ、对长螺旋钻孔管内泵压成桩工艺，当施工桩径为ＪＢ为单桩承载力和桩间土承载力发挥系数；Ａ。为桩４００ｍｍ时桩长最大可达３０ｍ，工程应用一般不宜超身横截面面积（ｍ２）；Ｒ。为单桩承载力特征值（ｋＮ），过２４ｍ。桩长、桩径确定后可根据式（２）求出单桩可根据式（２）确定。
承载力特征值尺¨再根据式（１）确定置换率，进而
Ｒ。＝Ｍ，∑“＋ｇ。Ａ，
（２）
求出桩间距，桩间距宜为３ｄ～５ｄ。
ｉ＝ｌ
按照上述步骤，可确定在满足复合地基承载力
式中：／／，。为桩的周长（ｍ）；ｎ为桩长范围内所划分特征值厶。条件下的桩长ｆ，。、桩径ｄ、桩间距Ｓａ和单
的土层数；ｑ。。为桩周第ｉ层土的侧阻力特征值桩承载力尺。。。
（ｋＰａ）；ｆ。为桩长范围内第ｉ层土的厚度（ｍ）；ｑ。为２）复合地基变形设计对单桩承载力的要求桩端土端阻力特征值（ｋＰａ）。
单桩承载力除满足复合地基承载力要求外，还复合地基设计时需确定５个设计参数：桩长ｌ。、需满足复合地基变形的要求。复合地基变形计算由桩径ｄ、桩间距ｓ。、桩身强度等级工。、褥垫层厚度日。加固区的变形量和下卧层的变形量两部分组成。其前３个参数与复合地基布桩有关，设计时，首先确定计算公式为式（３）：
桩径和桩长。桩径ｄ主要根据施工设备的钻头和
ｓ咄【茎畿㈠订ｚ¨吐。）＋ｉ善ｎ２，虬ｐｏ（撕。～吐。）】
（３）
式中：ｎ，为加固区范围土层分层数；ｎ：为沉降计算变形，重新计算，确定新的桩长ｆ。：，计算单桩承载力深度范围内土层总的分层数；Ｐ。为对应于荷载效应Ｒ。：，通过提高工。。来增大模量提高系数以及加固区准永久组合时基础底面处的附加压力（ｋＰａ）；Ｅ。。为范围，直到计算复合地基变形量满足ｓ≤［ｓ］要求。基础底面下第ｉ层土的压缩模量（ＭＰａ），应取土的由此确定满足复合地基变形要求的单桩承载力特征自重压力至土的自重压力与附加压力之和的压力段值Ｒ。：。
计算；ＯＺｉ、ａＨ为基础底面计算点至第ｉ层土、第ｉ一１比较满足复合地基承载力要求确定的Ｒ。。与满层土底面范围内平均附加应力系数；砂。为沉降计算足复合地基变形要求确定的Ｒ。：，取两者间较大值修正系数。
作为增强体桩身强度设计需确定的单桩承载力特征加固区复合土层的模量提高系数ｆ可由式（４）值。
确定：
２
刚性桩复合地基增强体强度的确定
（４）
《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２００２）规
式中：．￡。为基础底面下天然地基承载力特征值定ＣＦＧ桩复合地基桩体试块抗压强度平均值应满（ｋＰａ）。
足下式要求：
通过式（３）计算得到的变形量ｓ与设计要求的辟
地基变形允许值［ｓ］进行比较，如果ｓ≤［ｓ］，满足变丘。≥３≠ｎ
（５）
ｐ
形要求，则，。。和尺。即为所求的复合地基和单桩承式中：工。为桩体试块（边长１５０ｍｍ立方体）标准养护载力特征值；如果ｓ＞［ｓ］，不满足变形要求，则需要２８ｄ的立方体抗压强度平均值（ｋＰａ）；Ｒ。为单桩竖向重新调整桩长或桩间距，由于调整桩间距对变形计承载力特征值（ｋＮ）；Ａ。为桩身横截面面积（ｍ２）。
算影响不大，工程上通常采用调整桩长的方式调节
由于复合地基增强体是复合地基受力的主要构
万方数据
第３期张东刚，等：刚性桩复合地基增强体强度设计分析
１５
件，是保证复合地基工作的必要条件，必须保证其安全度。在有关标准材料的可靠度设计理论基础上，《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）比《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２００２）适当提高了增强体桩身强度的设计要求，规定对有粘结强度复合地基增强体桩身强度应满足下式：
丘。≥４竿
（６）
，１
ｐ
式中：Ａ为单桩承载力发挥系数，可取０．８—０．９。
将刚性桩复合地基增强体作为混凝土构件，参考桩基础强度控制要求，上述公式推导过程如下：
根据《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—
２０１
１）规定，按桩身强度控制桩的承载力计算公式
为：
Ｑ≤ＡＺ妒。
（７）
式中乒为混凝土轴心抗压强度设计值（ｋＰａ）；Ｑ为相应于作用的基本组合时单桩竖向力设计值（ｋＮ）；Ａ。为桩身横截面面积（ｉｎ２）；妒。为工作条件系数，灌注桩取０．６～０．８。
按照混凝土强度的可靠性设计理论，考虑到结构中混凝土实体强度与立方体强度的差异，《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）规定混凝土的立方体抗压强度标准值与混凝土轴心抗压强度标准值之间存在下列关系：
工ｋ＝０．８８ａ。ｌａ。Ｚｕ．ｋ
（８）
式中：正。为混凝土轴心抗压强度标准值；正“为边长为１５０ｍｍ混凝土立方体抗压强度标准值；ａ。。为棱柱体强度与立方体强度的比值，Ｃ５０及以下普通混凝土取０．７６；ｄ。：为脆性折减系数，对Ｃ４０以上混凝土考虑该系数。
《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）中规定混凝土轴心抗压强度设计值为：
正＝工。／７。＝丘。／１．４
（９）
由式（８）和式（９）可得乒＝０．４７８正。．。
根据《建筑地基基础设计规范》（ＧＢ５０００７—
２０１
１）规定，由永久作用控制的基本组合，基本组合
的效应设计值Ｓ。与标准组合作用效应设计值Ｓ。有
如下关系：Ｓ。＝１．３５Ｓ。，则相应于作用的基本组合
时单桩竖向承载力设计值Ｑ与单桩竖向承载力特征值关系如下：
Ｑ＝１．３５Ｒ。
（１０）
将式（８）、式（９）、式（１０）代入式（７）中可求得不同
万方数据
工作条件系数下增强体单桩承载力特征值与混凝土立方体抗压强度标准值之间的关系见表ｌ。
表１
工作条件系数与立方体抗压强度标准值关系
从表１中可以看出，当工作条件系数取０．７时，
曰
工咄≥４丁－－ａ
（１１）
＾ｐ
考虑刚性桩复合地基中单桩承载力的发挥程度，取其发挥系数为Ａ，则复合地基中单桩承载力特征值实际为ＡＲ。，将式（１１）中Ｒ。替换茭’ＡＲ。，上式则变为：
正蚶≥４平
＾Ｒ
（１２）
，ｌ
ｐ
通过比较式（６）和式（１２）发现，２个公式右侧相同，而左侧，式（６）为桩体试块立方Ｉｚ【抗压强度平均值，式（１２）为混凝土立方体抗压强度标准值。在这里对式（６）和式（１２）的差别做一说明。
１）刚性桩复合地基增强体桩身强度确定采用正。的背景
复合地基增强体种类很多，有碎石桩、砂桩、土桩、灰土桩、旋喷桩、搅拌桩、夯实水泥土桩、ＣＦＧ桩、灌注桩等类型，相应地也构成了多种类型复合地基。按照增强体材料性状，复合地基可分为散体材料桩复合地基和有粘结强度桩复合地基两大类。对有粘结强度桩复合地基，桩体强度变化幅度很大，从０．３ＭＰａ一３０ＭＰａ，其受力性状差别也很大。因此，对有粘结强度桩可细分为３类，即低粘结强度桩、中等粘结强度桩和高粘结强度桩；也可分为两类，即中低粘结强度桩和高粘结强度桩。中低粘结强度桩包括水泥土类桩，如搅拌桩、旋喷桩、夯实水泥土桩，高粘
结强度桩包括ＣＦＧ桩、灌注桩等。对于中低粘结强度桩，由于原位土是增强体材料的组成部分，增强体强度与原位土质密切相关，不同土质物理力学指标不同，桩身强度差别也很大。因此，在没计前，应进行处理地基土的室内配比试验。针对拟处理地基土层的物理力学性质，选择合适的固化剂、外掺剂及其掺量，为设计提供不同配合比的强度参数，再根据拟采用的配合比对应的桩身强度平均值．由式（１３）计
算确定由增强体强度控制的单桩承载力特征值。
Ｒ。＝＇ｆｉｅ。Ａ。
（１３）
１６
建簌科学
第３０卷
对于ＣＦＧ桩复合地基，在研发及应用初期，桩
体采用水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水现场拌合而成。施工前，按一定配合比搅拌的混合料，需先在室内做配合比试验，得出立方体试块抗压强度平均值，且该值需大于３倍的桩顶应力，将此配合比作为施工配合比，设计桩身强度控制需达到配合比试验确定的桩身强度平均值。式（５）和式（６）沿袭了这一做法，采用了ＣＦＧ桩复合地基桩体试块抗压强度平均值。
２）刚性桩桩身材料采用混凝土时按式（６）确定桩身强度等级存在的问题
随着ＣＦＧ桩复合地基技术的普及与推广，设计人员多直接采用商品混凝土作为ＣＦＧ桩桩身材料。当采用式（６）计算出桩体试块立方体抗压强度平均值时，如何确定混凝土强度等级是设计人员遇到的一个问题。由于混凝土强度等级是按立方体抗压强度标准值划分，只有将立方体抗压强度平均值．ｆ。与混凝土立方体抗压强度标准值正。。建立关系，方可确定混凝土强度等级。
混凝土立方体抗压强度标准值．疋“为边长１５０ｍｍ的立方体试块，在标准温度２０℃±３℃，湿度９０％及以上条件下养护２８ｄ后用标准的试验方法测得的立方体抗压强度；混凝土立方体抗压强度不小于该值保证率的９５％，亦即强度低于该值的概率不大于５％。对于混凝土立方体抗压强度平均值．疋。计算时，立方体试块制作和养护条件与上述相同，立方体抗压强度不小于该值的保证率的５０％，即有近一半的混凝土的实际强度达不到该值，因此混凝土立方体抗压强度平均值不作为代表该混凝土性能的强度等级指标。图１为混凝土强度概率分布曲线。
图１混凝土强度的概率分布
混凝土立方体抗压强度标准值与平均值之间存在如下关系：
万方数据
上“＝／：。一１．６４５０－
（１４）
式中，０－为混凝土立方体强度标准差，宜根据试验统
计确定。
在进行桩身强度设计时，由于无法事先确定混凝土立方体强度标准差，按式（１４）确定混凝土强度存在困难。若考虑同一搅拌站相同配比商品混凝土立方体抗压强度离散性不是很大时，工。的数值与４ＡＲ。／Ａ。计算值直接确定桩身强度等级，例如计算结果４ＡＲ。／Ａ。为１５．１ＭＰａ～２０ＭＰａ，设计时对应的ＣＦＧ桩桩身混凝土强度等级应选择Ｃ２０。在此过程中，已经采用了式（１２）的表达式。
３）刚性桩桩身强度等级计算建议
鉴于目前刚性桩复合地基基本上都采用商品混凝土，在混凝土工程中，根据《混凝土结构设计规范》（ＧＢ５００１０－－２０１０）规定：混凝土立方体抗压强度平均值不是混凝土各种力学指标的基本代表值，不能用该值来确定混凝土强度等级，它主要应用于混凝土工程试块验收评定；而混凝土立方体抗压强度标准值是混凝土各种力学指标的基本代表值，可以根据该值所在的区段范围确定混凝土强度等级。从强度计算公式推导、实际工程应用以及概念合理性考虑，建议高粘结强度桩复合地基增强体强度控制采用ｆ“≥４ＡＲ。／，４，。
３
复合地基增强体单桩检测
根据《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—
２０１２）规定，有粘结强度桩复合地基工程验收时要求进行单桩静载荷试验，单桩静载荷试验加载量不应小于设计要求单桩承载力特征值的２倍。因此，需保证在静载荷试验时，单桩承载力极限值是由桩的侧阻力和端阻力控制，而不是由桩身混凝土强度控制，也就是说，由桩身强度确定的单桩承载力要大于由桩体受力特性计算确定的承载力。当单桩承载力由桩身强度控制时，对长螺旋钻孑Ｌ管内泵压ＣＦＧ桩复合地基，桩径４００ｍｍ时单桩承载力特征值最大不超过表２中单桩承载力值。
单桩静载荷试验达到单桩承载力特征值的２倍
时，桩顶应力为２尺。朋。，而在实际单桩加载过程中，
存在一些工程，当检测加荷量没有达到２倍单桩承载力特征值时桩体即被压坏，基于这种情况，分析可能存在如下原因：
工“数值相差不大。为此，在实际工程设计时将
第３期张东刚，等：刚性桩复合地基增强体强度设计分析
表２新旧规范计算单桩承载力特征值
２０１２版规范
Ｏ．８７８５９８２１１７８
０．８５７３９９２４１１０９
０．９６９８８７３１０４７
１７
＼。强度等豪、＼
Ｃ２０Ｃ２５Ｃ３０
承载力特征值为８００ｋＮ，当加载到１５００ｋＮ时，未出现极限荷载。
Ｏ／ｋＮ
８３８１０４７１２５７ｌ
２００２版规范
Ｕ■—・Ｅ＝＝————１—————————－－————————ｒ—－——ｒ—————————－——一—ｒ———————－－１
．０
３００
６００
９００
１２００
１５００
１８００
２１００
１）桩身强度未满足试验荷载条件造成破坏。特别在气温较低的季节，为了抢工期，桩身强度未达到其设计强度就开始进行静载荷试验，从而造成ＣＦＧ桩桩身破坏。
２）桩头未做处理直接进行试验造成破坏。在单桩静载荷试验时，由于ＣＦＧ桩是素混凝土桩，没有箍筋约束，同时千斤顶与桩顶面接触面也不完全在一个平面上，造成桩顶局部应力集中，产生混凝土压碎崩裂，从而出现桩顶破坏。因此，在单桩静载荷试验前需对桩头做处理：桩顶宜设置带水平钢筋网片的混凝土桩帽或采用钢护筒桩帽，其混凝土宜提高强度等级和掺加早强剂。桩帽高度不宜小于一倍桩径。
３）桩身混凝土缺陷造成破坏。规范要求施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于０．５ｍ，当施工工作面与设计桩顶标高相比少于０．５ｍ时，桩顶混凝土可能存在不密实情况，从而影响桩身强度。
４）载荷试验安装问题。当加载中心与桩中心不在同一直线上，这样在对单桩进行检验加载过程中发生偏心加载，桩身受到弯矩作用，导致桩体发生偏心受压破坏，从而造成桩身强度达不到规范要求。
综合以上分析，为保证处理后复合地基中单桩承载力能够顺利通过检测，应该做好桩头处理，保证桩中心和载荷试验千斤顶中心重合，避免出现偏心荷载；试验时桩体强度需达到设计要求强度；必要时，可在施工时在拟进行静载荷试验桩顶设置短钢筋笼。
从ＣＦＧ桩复合地基应用情况来看，当桩身强度等级为Ｃ２５时，建议单桩承载力特征值最大宜控制在８００ｋＮ，以便单桩能够通过静载荷试验检验。图２为北京凤凰城Ａ、Ｂ楼单桩静载荷试验曲线，当加载到１７２５ｋＮ时，未出现极限荷载。图３为清华科技园科技大厦单桩静载荷试验曲线，该工程中计算单桩承载力特征值可达到１１２０ｋＮ，考虑到要通过静载荷试验检验，设计时实际使用的单桩
４
０
３００
６００
图２北京凤凰城Ａ、Ｂ楼单桩静载荷斌验曲线
—’’龟
≮吣，—漆
９００
Ｑ／ｋＮ
１２００１５００１８００
≮
一北塔Ｂ
ｆ一北塔Ｃ一北塔Ｄ
—一北塔Ａ
图３清华科技园科技大厦单桩静载布：试验曲线
结语
１）增强体强度设计时需确定单桩承载力特征
值，单桩承载力特征值需同时满足复合地基承载力和变形双控要求，由满足复合地基承载力和变形要求确定的单桩承载力特征值的较大值作为增强体桩身强度设计计算的依据。
２）增强体强度设计时，建议对复合地基中有粘结强度桩细分为中低粘结强度桩和高粘结强度桩。
对中低粘结强度桩增强体强度计算可：果用公础。≥
４ＡＲ。／Ａ。。对于桩身采用混凝土的高粘结强度桩增
强体强度计算，建议采用混凝土立方体抗压强度标
准值工蚶，即丘ｕ’ｋ，＞４ＡＲ。／Ａ。。
３）对于单桩静载荷试验，需按照《建筑地基处理技术规范》（ＪＧＪ７９—２０１２）的要求认真执行，做好桩头处理，保证桩中心和载荷试验千斤顶中心重合，避免出现偏心荷载。ＣＦＧ桩复合地基设计时，对桩径为４００ｍｍ的长螺旋钻孔泵压混凝土施工工艺，桩身混凝土强度等级为Ｃ２５时，建议单柱承载力特征值宜控制在８００ｋＮ以内。
（下转第２１页）
万方数据
第３期张士翔，等：风荷载作用下中空玻璃面法线挠度变化规律浅析
２ｌ
变量一次线性函数”（ｙ＝ｋｘ）关系为前提的，当某种构件的压力差．挠度关系并非该函数关系时，双重判定标准即无法一致，则不应以中间过程性的．厶／２．５（±Ｐ．下）为判定依据，而应以对应形。的厶（±Ｐ，下）为判定依据。
通过对所在幕墙检测机构２００７－－２０１２年期间的幕墙抗风压性能检测数据及压力差．挠度关系曲线情况进行分析统计，在７３８个使用了中空玻璃的幕墙试件中，中空玻璃的压力差．挠度关系曲线不符合一次线性函数，而近似于“指数大于０、小于１的幂函数”的共计２７４个，占总数的３７％。而这２７４个试件，都具备“中空玻璃分格较大、测试风压较高、因而玻璃挠度也较大”的现象。
大量幕墙试件检测所得压力差．挠度关系曲线表明：绝大多数立柱、横梁情况均符合一次线性函数关系，而分格较大的中空玻璃情况则往往不符合，而是接近“指数大于０、小于１的幂函数”曲线。在本例中，试件在较小风荷载作用下，大分格中空玻璃的挠度虽然超过了厶／２．５对应的挠度限值，但绝对值并不大，并无安全问题；随着风荷载的增大，大挠度中空玻璃变形的增速逐渐减小，挠度值增量也相对减小，到风压增至风荷载标准值（Ｗ。）时，挠度已小于五对应挠度（限值）。
还应说明的是，对该例试件（包括中空玻璃Ａ）按照检测标准进行了完整的抗风压性能检测，包括变形检测（Ｐ。＝４０％Ｐ，）、反复加压检测（Ｐ，＝
１．５Ｐ．）、安全检测（Ｐ，），试件（包括中空玻璃Ａ）在全过程均无功能障碍或损坏发生。这证明该试件在风荷载标准值１５００Ｐａ（Ｐ，＝Ｗ。）下的安全性能是有保障的。
综上所述，本例中不应仅凭工／２．！对应的中空玻璃Ａ的挠度情况就判定其不合格，而应以±Ｐ，下挠度实测值与五进行比较并判定。
３
结论
作为幕墙面板的大分格中空玻璃，在其他条件
相同时其挠度较大，挠度与风荷载的关系并非一次线性函数，而近似于“指数大于０、小于１的幂函数”。因此，在以实测数据判定其挠度是否符合标准要求时，不应以一次线性关系推算判定，特别是双重判定标准不一致时。而应以其在风荷载标准值（Ｗ。，对应Ｐ，）下的挠度实测值和安全性能是否满足检测标准的要求来判断。本文建议，在对《建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测：亨法》（ＧＢ／Ｔ
１５２２７－－２００７）进行修订时，对相关条文进行适当
修改。参考文献
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１５２２７－－２００７，建筑幕墙气密、水密、抗风压性能检测方
ＧＢ／Ｔ
法［Ｓ］
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滕延京，等．建筑地基处理技术规范理解。Ｉ－应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社。２０１２
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ＧＢ／Ｔ
５０７８３－－２０１２，复合地基技术规范［Ｓ］
万方数据
刚性桩复合地基增强体强度设计分析
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
张东刚， 李涛， 张震， 陈耀光， 李帅， Zhang Donggang， Li Tao， Zhang Zhen， Chen Yaoguang，Li Shuai
中国建筑科学研究院地基所,北京,100013建筑科学
Building Science2014,30(3)
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_jzkx201403003.aspx