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CFG桩复合地基桩土应力比数值分析 　　摘要：桩土应力比是反映复合地基特性的重要因素，是CFG桩复合地基设计中的重要参数。本文对高速铁路CFG桩复合地基桩筏结构进行了数值模拟，研究了桩间距、褥垫层厚度、桩长对桩土应力比的影响。研究表明，褥垫层厚度是主要因素，而桩长、桩间距影响较小。 　　关键词：桩土应力比；高速铁路；数值模拟；褥垫层 　　中图分类号： O241 文献标识码：A 文章编号： 　　Numerical analysis of pile-soil stress ratio to CFG pile composite foundation 　　in High-Speed Railway 　　Abstract: Pile-soil stress ratio is an important factor to the characteristics of the composite foundation, is an important parameter to design the CFG pile composite foundation.In this article,the CFG pile composite foundation is simulated by Numerical Simulation. such as the pile spacing,cushion thickness and the length of the piles effect on the pile-soil stress ratio is studied. The reasrearch showed that cushion thickness is a major factor, while the length of the pile, the pile spacing is less affected. 　　Key words: Pile-soil stress ratio; high speed railway; Numerical Simulation; cushion 　　1、前言 　　 CFG桩是水泥粉煤灰碎石桩的简称，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑和砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。CFG桩复合地基是我国20世纪80年代末开发的一项新的地基加固技术，由于其用材经济、施工快捷、加固效果良好等优点，在工程中得到了广泛的应用。 　　 近年来，为适应高速铁路建设的需要，CFG桩在高速铁路软土地基处理中得到广泛应用。为了更好地指导工程实践，进一步研究高速铁路CFG桩复合地基中的工作机理显得尤为重要。本文研究了不同桩间距、褥垫层厚度和桩长对桩土应力比的影响。对CFG桩的设计应用有一定的指导作用。 　　2、计算模型 　　2.1 计算模型和计算参数 　　 本段路基结构形式为：以填方通过，路堤填高为7.2m，路堤边坡率为1.5，其上设置3.5m高预压土，预压土边坡率为1，其下设置CFG桩桩径0.5m，间距1.8m，正方形布置，桩长24m，桩顶设0.15m厚褥垫层，其上设0.5m厚钢筋混凝土板。其结构图如图1所示。 　　 计算采用大型有限元分析软件Plaxis，计算中采用如下???定：土的本构模型采用摩尔―库伦(Mohr-Coulomb)本构模型；屈服准则为摩尔―库伦强度准则；流动理论为相关联的流动法则；土体材料不承受拉力；桩体采用plate单元模拟，线弹性本构模型[53, 54]，进行了EA、EI等效；引入接触单元(Interface Element)，模拟筏板与垫层之间的接触问题；采用边界条件的标准设置，即左右两侧水平方向固定，底部水平和竖直方向均固定。计算模型如图2所示。 　　 　　 　　 1) 桩间距由1.8m扩展为2.0m，路基中心处桩土应力比增大6%，路肩处增大13.5%，坡脚处增大14.5%，桩土应力比增大幅度较大。可知保持其他条件不变的情况下，桩土应力比随着桩间距的增大而增大。 　　 2）桩间距由2.0m扩展为2.2m时, 路基中心处桩土应力比增大0.8%，路肩处增大2.1%，坡脚处增大2.%，桩土应力比增大幅度较小。随着桩间距的不断增大(s4d)，桩土应力比相差甚微。 　　 3）桩间距增大，面积置换率减小，表明加固范围减小，桩体承受荷载的面积减小，土体承受荷载的面积增大，因此桩土应力比增大。但随着桩间距的不断增大(s4d)，增大桩间距对桩土应力比的影响就很小。在柔性基础下，桩间土的能力一般都能得到很好的发挥，提高桩土应力比能够更好的发挥桩体的承载能力，适当增加桩间距可以有效的提高桩土应力比。因此，建议在满足沉降、承载力等要求的条件下，尽可能选择较大