在複合地基中，一根樁和它所承擔的樁間土體為一複合土體單元，在這一複合土體單元中，樁的斷面面積和複合土體單元面積之比，稱為面積置換率。從定義可知，樁端面採用成樁後的樁端面，非成孔端面；複合土體單元面積即樁所分擔處理土體的面積。
基本介紹
- 中文名：面積置換率
- 外文名：area replacement radio
- 學科：土木工程
- 定義：樁斷面和複合土體單元面積之比
- 目的：增加地基承載力
- 套用：地基處理
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基本介紹
面積置換率是指豎向增強體複合地基中，豎向增強體的橫斷面積與其所對應的 (或所承擔的)複合地基面積之比。複合地基面積置換率在《建築地基處理技術規範》 (JGJ79—2012)中沒有具體的定義，僅在複合地基的計算公式中出現，並解釋了其計算公式，採用了等效圓直徑的計算方法。但在複合地基設計中，面積置換率是一個比較重要的設計參數， 用以確定複合地基承載力特徵值。採用等效圓直徑的方法計算複合地基面積置換率的公式是一種捨近求遠的方法， 在實際套用中對非正三角形布樁、 非正方形布樁帶來許多麻煩。面積置換率可以用以下公式計算：
其中：m—樁土面積置換率；d—樁身平均直徑（m）；de一1根樁分擔的處理地基面積的等效圓直徑；等邊三角形布樁 de=1.05s；正方形布樁 de=1.13s；矩形布樁 de=1.13
；s、s1、s2分別為樁間距、縱向樁間距、橫向樁間距。
相關計算
大面積規則布樁面積置換率計算
大面積規則布樁主要形式有:正三角形布樁、 正方形布樁、 矩形布樁、 等腰三角形布樁等形式， 這些布樁形式， 面積置換率計算方發較多， 下面介紹一種比規範簡單的計算方法。
大面積正三角形布樁
正三角形布樁如圖 1 所示， 三角形陰影部分所表示計算面積置換率的兩種規律， 三角形為3個相鄰複合樁中心連線所形成， 而且這種三角形可以有規律的布滿整個處理場地， 它具有一定的代表性， 所以這種三角形就是一種規律， 其包含半個複合樁截面面積(註：一根樁為 360°， 而三角形為 180°)和半根樁所分擔的樁間土的面積。樁截面面積為半根樁的面積：
正三角形布樁
正三角形布樁
半根樁所分擔的面積：
和 《建築地基處理技術規範》 (JGJ 79—2012)計算結果一致， 當需要單根樁所分擔的處理面積
時，
取 2 倍即可， 即：
正方形
如圖 2 所示， 小正方形和大正方形均可有規律的布滿整個場地， 所以這 2 種正方形也是一種計算規律。小正方形布樁面積置換率計算：
正方形布樁
正方形布樁
大正方性布樁面積置換率計算：
從結果可以看出， 同一場地雖然選取的計算正方形大小及所包含的樁及面積不同， 面積置換率的計算結果是一致的。
複合地基
複合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設定加筋材料，加固區是由基體（天然地基土體或被改良的天然地基土體）和增強體兩部分組成的人工地基。在荷載作用下，基體和增強體共同承擔荷載的作用。根據複合地基荷載傳遞機理將複合地基分成豎向增強體複合地基和水平向增強複合地基兩類，又把豎向增強體複合地基分成散體材料樁複合地基、柔性樁複合地基和剛性樁複合地基三種。
地基承載力
基承載力（subgrade bearing capacity）是地基土單位面積上隨荷載增加所發揮的承載潛力，常用單位KPa,是評價地基穩定性的綜合性用詞。應該指出，地基承載力是針對地基基礎設計提出的為方便評價地基強度和穩定的實用性專業術語，不是土的基本性質指標。土的抗剪強度理論是研究和確定地基承載力的理論基礎。
在荷載作用下，地基要產生變形。隨著荷載的增大，地基變形逐漸增大，初始階段地基土中應力處在彈性平衡狀態，具有安全承載能力。當荷載增大到地基中開始出現某點或小區域內各點在其某一方向平面上的剪應力達到土的抗剪強度時，該點或小區域內各點就發生剪下破壞而處在極限平衡狀態，土中應力將發生重分布。這種小範圍的剪下破壞區，稱為塑性區（plastic zone）。地基小範圍的極限平衡狀態大都可以恢復到彈性平衡狀態，地基尚能趨於穩定，仍具有安全的承載能力。但此時地基變形稍大，必須驗算變形的計算值不允許超過允許值。當荷載繼續增大，地基出現較大範圍的塑性區時，將顯示地基承載力不足而失去穩定。此時地基達到極限承載力。地基承載力的特徵值：正常使用極限狀態計算時的地基承載力。即在發揮正常使用功能時地基所允許採用抗力的設計值。它是以機率理論為基礎，也是在保證地基穩定的條件下，使建築物基礎沉降計算值不超過允許值的地基承載力
