可調模量的復合地基樁土協同逆向傳力裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于±木工程領域，特別設及建筑工程的粧±復合地基工程和粧±復 合粧基。
【背景技術】
[0002] 現有粧±復合地基均采用剛性粧+ ±或剛性粧+半剛性+ ±的復合模式。依據復 合地基理論，上部結構荷載傳至復合地基后，在復合地基的傳遞順序是：剛性粧一 ±(定義 為正向)，也就是上部建筑荷載總是由壓縮模量高的增強體先承擔，而后漸次地向壓縮模量 低者傳遞。我們將運種傳遞現象叫做應力正向傳遞。正向傳遞充分發揮了粧的承載力，而 ±的承載力沒有得到充分發揮，其結果是復合地基中粧設置得往往富余，造成粧資源浪費， 而±的承載力資源沒有得到充分發揮利用。運是復合地基造價仍然偏高、工期遲緩的主要 原因。現有最近的技術是在粧頂部安置一個完全柔性粧墊或粧帽，其材料是泡沫板，其主要 缺陷:a)無法針對不同場地及建筑結構調整粧墊或粧帽的模量，其實用性受到限制；b)施 工安裝不方便；C)施工時需在粧周圍開挖環形槽，對原狀地基±產生擾動，破壞原狀±的巖 上力學性能；d)如果粧墊或粧帽下的粧是灌注粧，由于粧身不規則，粧墊無法順利安裝，需 要額外花費大量人工修鑿粧身形狀；e)粧墊模量無法精確調整與設定。
【發明內容】
[0003] 本實用新型提出的是一種可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力裝置，其目的： 1)降低工程成本，充分提高和利用天然上體的承載力，而上體是比粧更廉價的建筑材料，上 部結構荷載先由±體承擔，不足部分由剛性粧承擔，缺多少補多少，可W獲得成本更低廉的 復合地基，具有實用性；2)復合地基受力明確、技術新穎。復合地基剛性粧頂端設置柔性的、 模量遠低于±的傳力裝置后，上部建筑荷載首先由粧周±體承擔，在一定荷載范圍內，剛性 粧幾乎不受壓應力。隨著上部荷載的增加，荷載對粧周±體產生預壓，±體產生固結效應， ±體承載力增加。當±體承載力充分發揮后，壓應力由±向
[0004] 剛性粧擴散，帶動剛性粧共同工作，最終實現粧±協同承受上部荷載。荷載的傳遞 路徑是：上'馬化。
[0005] 3)施工簡便、節省人工成本，可靠性高。
[0006] 本實用新型的技術解決方案：可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力盒，其特征 是由可調模量傳力裝置外殼（1-1)和可調模量傳力裝置忍（1-2)組成；所述的可調模量傳 力裝置忍（1-2)是由若干個壓縮彈黃（1-3)，若干個壓縮彈黃（1-3)豎直并聯排列在柔性泡 沫板上，用膠粘固定在一起，壓縮彈黃的上端與厚2mm薄鐵皮粘合。
[0007] 本實用新型的優點：1)可W節省地基與粧基分項造價35% - 60%，工期提前 15%-30%;2)模量可W任意特征與設定，可W在任何不同的地質場地與上部結構荷載狀況下 應用；3)裝置的模量可W被精確地量化與任意設定，故可W套用現有國家標準、地方或行 業標準進行工程的設計、評價和驗收，因此，本技術已于被一線工程專業人±(業主代表、設 計、施工、監理、質量監督)，接受，易于推廣。
【附圖說明】
[0008] 圖1是可調模量傳力裝置的結構分解圖；
[0009] 圖2是設置可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力裝置的構造圖；
[0010] 圖中的1是基礎、2是砂漿或混凝±墊層、3是復合地基粧±協同逆向傳力裝置、4 是粧間±、5是剛性粧。
【具體實施方式】
[0011] 下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0012] 如圖1所示，可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力裝置，其特征是由可調模量 傳力裝置外殼（1-1)和可調模量傳力裝置忍（1-2 )組成；所述的可調模量傳力裝置忍（1-2 ) 是由若干個壓縮彈黃（1-3)，若干個壓縮彈黃（1-3)豎直并聯排列在柔性泡沫板上，用膠粘 固定在一起，壓縮彈黃的上端與厚2mm薄鐵皮粘合。
[0013] 所述的可調模量傳力盒外裝置（1-1)的平面形狀、直徑或邊長與剛性粧（5) -致；
[0014] 所述的可調模量傳力裝置的外殼（1-1)是柔性外殼。
[0015] 所述的可調模量傳力裝置忍（1-2)是一組壓縮彈黃（1-3)標準化豎直地排列組 厶1=1〇
[0016] 可調模量傳力裝置的工作原理：
[0017] 1)可調模量傳力盒總彈力及總勁度系數
[0018] 因為可調模量盒忍是由單個勁度系數相同的彈黃所組成的并聯彈黃組。設單個彈 黃的所受彈力為f，k為彈黃勁度系數(也叫剛度系數)，由胡克定律可知：
[0019]fl=kl*x(X為各彈黃統一的某個壓縮量)，
[0020] f2=k2*x,
[0021]f3=k3*x，
[0022] ......
[0023]fn=kn*x。
[0024] 可調模量傳力裝置的總勁度系數k=kl+k化k3+……虹，
[00巧] 由kl=k2=k3=......kn
[0026] 所W，傳力裝置總勁度系數k=nkl (η為彈黃個數）
[0027] 彈黃并聯后的總彈力f=fl+f2+f3+……化=nfl，即可調模量傳力裝置的總彈力與 彈黃的個數成正比例。
[0028]2)可調模量傳力盒的楊氏模量與總勁度系數
[0029] 在一般情形下，胡克定律還可W表述為：在彈性限度內，物體的應力(脅強）滿.與 應變(脅變）ε成正比，即：
[0030] 巧=y ε
[0031] 式中y為材料的楊氏模量。對于特定種類的材料，其楊氏模量為一常數。楊氏模 量的大小表示材料抵抗拉伸與壓縮能力的強弱。應力表示作用在單位面積上的內力，表 示為嘴,=F/S，F為內力在截面法線方向的分量，它代表了彈性體內因壓變形而產生內力的 強弱；
[0032]應變ε表示單位長度的長度改變量，ε可表示為ε=AL/U，（L。為原長，ALA-L。為絕對伸長量)，因此，胡克定律又可表示為：
[0033]
[0034] 因此，材料勁度系數k又可W表示為：
[0035]
[0036] 由上式知道，彈黃的勁度系數與下列因數有關：
[0037]a、k與楊氏模量y即材料的種類有關；b、k與材料的截面積S大小有關；C、k與材 料原長L。有關。在實際工程中，徑向同性材料的壓縮模量值常與其楊氏模量值近似相等。 材料的壓縮模量或楊氏模量越大，材料也就越是堅硬，也就越是不易壓縮變形。
[0038] 由于可調模量傳力裝置忍內配置的彈黃的材料、長度、截面積完全一樣，即彈黃的 y、S、L。相同，因此，可調傳力裝置忍內的并聯彈黃組其實是保持彈黃的楊氏模量y和彈黃 長度L。不變，只是簡單地將彈黃截面積和勁度系數也同時增大了η倍而已。工程中只需調 整彈黃的數量，即可方便地調整整個傳力裝置的壓縮模量。
[0039] 3) ±的壓縮模量指標由巖±工程勘察報告提供。
[0040] 4)比較2)與3)的壓縮模量大小，可W非常方便地人為設定可調模量傳力裝置的 壓縮模量小于±的壓縮模量。
[0041] 5)依據±力學原理及復合地基應力集中理論，當其他條件相同時，上部荷載的應 力首先由壓縮模量較大者承擔。由于剛性粧的頂部安放了可調模量傳力裝置，其模量(經設 定）小于±的模量，故上部應力首先由粧與粧之間的±體承擔，運樣的話，在上部荷重加載 的一定范圍內，剛性粧可W被視為不承受壓應力。
[0042] 6)隨著上部荷載繼續增加，±體受到的壓應力越來越大，±體產生壓縮固結，依據 上體密實有效應力增強原理，上體強度增加，其承載力相應得到提高。當上體承擔荷載趨于 達到整體剪切破壞的臨界狀態時，±體承載力完全發揮。
[0043] 7)隨著±體被壓縮與固結，可調模量傳力裝置也逐漸被壓縮，當可調模量傳力裝 置內壓縮彈黃受力達到材料屈服極限載荷時(此時傳力盒上下兩端幾乎完全重合)，粧與粧 間±轉入協調工作，共同承擔上部荷載。
[0044] 8)所謂"可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力裝置"，就是基于復合地基的傳力 特性通常是上部建筑荷重傳遞至復合地基后，首先由復合地基內壓縮模量高的粧來承擔壓 應力，因此壓應力的傳遞路徑是粧一±(正向)。當粧頂設置"可調模量的復合地基粧±協同 逆向傳力裝置"后，上部荷重傳遞路徑變為±-粧(逆向），運便是本發明之所謂的"逆向傳 力"。
[0045] 如圖2所示，復合地基設置可調模量的復合地基粧±協同逆向傳力裝置，其施工 步驟：
[0046] 1)打粧機施工剛性粧5;
[0047] 2)開挖基槽、整平粧間± 4;
[0048] 3)修鑿整平粧頂，粧頂平整面高度比基槽頂面低一個可調模量傳力裝置1的高 度；
[0049] 4)安放可調模量傳力裝置3 ;
[0050] 5)施工砂石墊層2;
[0051] 6)擱筑基礎1。
【主權項】
1.可調模量的復合地基粧土協同逆向傳力裝置，其特征是由可調模量傳力裝置外殼 (1-1)和可調模量傳力裝置芯（1-2)組成；所述的可調模量傳力裝置芯（1-2)是由若干個壓 縮彈簧（1-3)，若干個壓縮彈簧（1-3)豎直并聯排列在柔性泡沫板上，用膠粘固定在一起， 壓縮彈簧的上端與厚2mm薄鐵皮粘合。
【專利摘要】本實用新型是可調模量的復合地基樁土協同逆向傳力裝置，其特征是由可調模量傳力裝置外殼（1-1）和可調模量傳力裝置芯（1-2）組成；所述的可調模量傳力裝置芯（1-2）是由若干個壓縮彈簧（1-3），若干個壓縮彈簧（1-3）豎直并聯排列在柔性泡沫板上，用膠粘固定在一起，壓縮彈簧否上端與厚2mm薄鐵皮粘合。本實用新型的優點：可以節省地基與樁基分項造價35%—60%，工期提前15%-30%；2）模量可以任意特征與設定，可以在任何不同的地質場地與上部結構荷載狀況下應用;3)裝置的模量可以被精確地量化與任意設定，故可以套用現有國家標準、地方或行業標準進行工程的設計、評價和驗收。
【IPC分類】E02D27/12
【公開號】CN205012361
【申請號】CN201520639984
【發明人】劉厚松, 戴德利, 沙祥明
【申請人】江蘇卓典鉆掘科技有限公司
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年8月24日