刚性桩复合地基设计与实测研究

 桩土应力比与沉降是复合地基设计的2个重要参数,针对复合地基设计中难以考虑位移协调的情况,通过对地基基础共同作用方程进行简化,建立考虑桩土位移协调的设计分析方法,并结合广东地区3个不同类型刚性桩复合地基上建筑物在施工期间的沉降与桩土应力监测实例,得到桩土荷载分担以及沉降的变化规律。实测结果表明,所采用的地基承载力和沉降计算方法较好地反映了工程实际状况,比规范方法更加接近实际情况,研究成果可供今后类似工程设计参考。     

刚性桩复合地基沉降变形与影响因素分析

探讨天津软土地区刚性桩复合地基桩、土、垫层共同作用的特点,分析不同荷载作用下刚性桩复合地基桩土位移场及桩土应力比的变化规律;采用ANSYS有限元软件分析垫层模量、桩间土模量及桩间距等因素对复合地基沉降变形的影响。研究表明,桩间土模量的变化对刚性桩复合地基的整体沉降量影响较显著,复合地基的整体沉降量随桩间土体模量的增加而减小;桩间距是控制刚性桩复合地基整体沉降量的主要因素之一。地基沉降量随桩间距的减小而减小,但桩间距过小时,对减少刚性桩复合地基整体沉降量的作用并不明显。     

水泥土搅拌桩复合地基沉降计算方法浅析

1 前言 水泥土搅拌桩是一种介于刚性桩和柔性桩之间的具有一定压缩性的半刚性桩,它与桩间土共同作用的复合地基亦具有一定的压缩性。因此,在复合地基设计时,除应考虑建筑物上部荷载要求外,还应考虑如何控制相对沉降量,即复合地基的变形,使上部结构与地基相协调,避免引起建筑物的沉降过大或不均匀沉降。 复合地基的变形计算方法较多,且其变形与地质条件、上部荷载分布、桩体的设计参数等都有密切关系。现就太原市河西区所进行的较典型的水泥土搅拌桩复合地基施工后建筑物沉降实测值与几种理论计算值之间相比较,以选择接近地区实际的经验     

刚性桩复合地基的桩土应力比计算方法

刚性桩的桩体刚度比较大,承担较大荷载后桩身变形较小,其桩土应力比远大于半刚性桩的桩土应力比。刚性桩复合地基设计仍沿用半刚性桩复合地基经验设计,导致刚性桩复合地基设计过于保守,问题的关键在于如何准确确定其桩土应力比。基于刚性桩荷载传递规律、桩-土-垫层变形协调条件,综合考虑了桩体的上下刺入变形、桩侧正负摩阻、桩长、桩径、土性等影响因素,推导得到了刚性桩复合地基桩土应力比简化公式,并与刚性桩复合地基室内模型试验和现场实测结果进行对比分析,该公式便于工程应用,更有利于刚性桩复合地基定量化设计和计算沉降。     

基于温克勒假设的旋喷桩复合地基分析

软土地区的高等级公路建设必须首先解决软土地基的承载力不足、压缩沉降过大、沉降稳定持续时间长等问题。实践证明，旋喷桩因为能与桩间土共同分担上部荷载并协调变形形成复合地基，所以它在增加地基强度、提高地基承载力、减少土体压缩变形等方面效果显著。近年来，随着高等级公路建设规模的不断扩大，旋喷桩在解决软弱地基上填筑路基和非桩基桥涵构造物地基承载力不足等方面有着越来越广阔的应用空间。     

刚性桩复合地基沉降计算方法的研究及应用

在刚性桩复合地基设计中,刚性桩布桩间距等于3～5倍桩径。桩长和桩径根据复合地基承载力和沉降设计目标值确定。就刚性桩复合地基承载力和沉降计算水平比较而言,刚性桩复合地基沉降计算水平尤为重要,且按变形控制设计比按承载力控制设计更合理。通过对现有刚性桩复合地基理论和考虑承台效应的复合桩基理论进行分析探讨,利用刚性桩现场单桩荷载试验和多桩复合地基大型荷载试验成果,对现有计算刚性桩复合地基沉降的方法进行改进,得出初步结论。     

刚性桩复合地基理论及其在广东地区的应用

针对目前刚性桩复合地基现行设计方法的不足,根据刚性桩复合地基桩土的荷载分担情况,通过桩身刚度、桩间土的刚度及桩顶砂垫层厚度等影响因素的分析,提出一种既考虑力的平衡、又考虑变形协调的刚性桩复合地基设计新方法。该方法在广东地区几个项目的应用结果表明:所提出的计算方法是合理可行的。采用刚性复合地基的沉降量与通常桩基础比较没有明显的差别。     

刚性基础下复合地基桩长计算方法

由于刚性基础下的复合地基没有考虑桩土变形协调和土的沉降位移,桩土相对位移计算偏大,导致计算桩侧摩阻力值偏大而设计桩长偏小。针对复合地基传统设计方法的不足,建立了一个考虑桩土变形协调和土的压缩变形对桩体荷载传递影响的双曲线模型函数,以及建立了荷载从桩顶向下传递计算的方法,可更准确计算桩侧摩阻力及桩端荷载,桩底土层沉降采用切线模量法计算,以桩体压缩量及桩端土体沉降量为控制要求,进而可以确定满足复合地基承载力及沉降要求的单桩长度。通过工程实例验证,该方法计算得到的复合地基桩长与实际工程中桩长基本一致,为今后复合地基桩长设计提供参考。     

组合桩型复合地基桩、土受力特性的试验对比与分析

在剖析单一桩型复合地基基本特点和组合桩型复合地基概念的基础上,采用在承压板下埋设压力盒(计)和传感器的方法,对获得的三元和四元复合地基中桩、土垂直受力特性试验数据进行对比和综合分析,讨论了其性状的影响因素。结果表明:四元复合地基中桩、土应力随总荷载变化的规律与三元复合地基相似,而桩、土分担荷载比和应力比随总荷载变化的规律与三元复合地基差别较大,是桩、土应力增长率决定了这种变化;组合桩型复合地基的p-s曲线呈缓变型,受压后桩间土先达到塑性状态,桩体承受大部分荷载增量,总效应是复合地基变形增大,故组合桩型复合地基应按变形控制设计;组合桩型复合地基的承载力特征值可取压板下桩间土或次桩的分担荷载比–荷载曲线的转折点(或曲率最大点)对应荷载,压板面积与实际加固范围不同时,可据两种面积下试验值与计算值等比关系获得;其性状受桩体粘结强度、桩长、置换率、垫层厚度与材料和时间等因素影响。     

刚性桩复合地基桩土应力比计算方法研究

采用规范设计方法计算刚性桩复合地基的承载力和沉降量不能得到准确解。刚性桩复合地基桩土体系工作的核心是桩土荷载分配。以桩土变形协调为边界条件(此条件也是优化设计追求的目标),采用桩土分算和弹性理论建立了桩-土-褥垫层的计算模型,并推出了求解桩土应力比的迭代方程。在成都某项目中通过方程求得了桩土应力比,并将计算结果与实测数据进行了比对,结果表明模型与实际吻合较好。     

基于沉降控制的刚性桩复合地基设计方法及应用

Some problems of rigid pile composite foundation design according to current codes have been analyzed. After investigating the function of cushion in rigid pile composite foundation and the influence rules of cushion thickness and stiffness of soil on pile-soil stress ratio,the tangent modulus method proposed by YANG Guanghua is used to study the design method according to settlement control. The design method is presented as follows. Firstly,supposing that pile and soil are independent systems,the nonlinear p-s curves(where p is stress,s is settlement) of pile and soil are calculated,respectively. Then,according to the deformation compatibility principle,the settlement curve of composite foundation is obtained by the above p-s curves. Finally,by controlling settlement and adjusting cushion thickness,loads on piles and soil are optimized,which makes the design of rigid pile composite foundation reach the best state. A practical project design is optimized by this method. The calculation value is very close to the measured settlement,which proves the rationality of this design method. This method better considers pile-soil interaction;and its parameter determination is relatively simple and reliable,so as to give a new idea in rigid pile composite foundation design.     

刚性桩复合地基沉降计算方法

 基于原状土切线模量法,对刚性桩复合地基的沉降计算提出一种新的沉降计算方法。该方法用切线模量法分别计算基础下土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线。依据共同作用时桩和桩间土的沉降相等的条件,对土体和刚性桩的荷载–沉降过程曲线进行复合得到刚性桩复合地基的荷载–沉降过程曲线,则刚性桩复合地基的沉降可以根据其荷载–沉降曲线得到。对于有复合地基的载荷试验的情况,提出直接利用其试验曲线建立复合地基的双曲线切线模量方程,利用该方程计算实际基础的沉降。通过工程实例表明,新的沉降计算方法具有较好的精度。     

软土地区竹节桩复合地基承载特性试验研究

结合东钱湖车辆基地软基处理工程,开展了桩间距分别为1.8 m、2.0 m和2.2 m,桩长20 m、22 m和24 m,正方形布置(4×4)的竹节桩复合地基承载变形特性试验研究。对3个试验工况的竹节桩复合地基进行了单桩、单桩复合地基静载荷试验,测定了桩土应力比及群桩复合地基的沉降,结果表明:本场地3个工况竹节复合地基的单桩抗压承载力和复合地基承载力均满足120 kPa的设计要求;各工况单桩静载试验测试的桩土应力比主要分布在4.0~6.0间,群桩静载试验测试的桩土应力比差异较大,随桩间距的增大而减小。竹节桩复合地基在宁波软土地区具有较好的适用性。     

桩基设计与沉降控制

桩基是高层建筑常用的基础型式，以桩基承载力支撑上部结构荷载，在软土地基地区建造多层建筑，为控制过大沉降，采用以控制沉降为主的桩基，形成桩土复合地基。论述了为不同目的桩基设计方法，并介绍了应用桩基设计软件的体会。     

滨海超深软土刚性桩复合地基工作性能研究

滨海地区深厚软土地基沉降控制是工程建设的关键。本文以珠海航空新城某近海市政道路工程为依托,对超深软土刚性桩复合地基工作性能进行了研究,研究结果表明:(1)采用等效桩墙简化的平面应变模型可以有效模拟刚性桩复合地基的受力及变形;(2)持力层沉降占地基总沉降比例超80%,当边桩桩间距较大时,最大沉降及最大桩-土差异沉降均发生在路堤边缘区域,最外侧桩体处于最不利状态;(3)施工过程中超静孔隙水压力集中于桩端持力层,桩端超静孔压持续消散,而加固区超静孔隙水压力呈先增加后减小规律,超静孔隙水压力与有效应力之间呈此消彼长的关系;(4)采取缩小边桩间距、加大桩体直径、加深桩端进入持力层深度和加大桩帽尺寸等优化设计措施能有效控制超深厚软土地层沉降,促进桩-土间的协调变形,减少道路病害。     

逆作法复合桩基承载性能的室内模型试验

通过对单桩、两桩以及四桩的逆作法复合桩基室内模型试验,研究在极限荷载作用下逆作法复合桩基的荷载与沉降关系及桩、土荷载分担特性。试验结果表明:逆作法复合桩基的荷载-沉降曲线具有两个拐点,分别对应封桩结束并加下一级荷载时刻和基础破坏时刻;逆作法复合桩基封桩前的沉降量介于浅基础与复合地基的沉降量之间,桩不直接参与分担上部荷载,只起到改善土体刚度的作用;合理选择封桩时机可以控制桩、土的荷载分担比;封桩后基础总体刚度大幅度提高,基桩不但参与基础受力而且控制基础沉降;在基桩达到极限承载力之前,基桩分担了大部分复合桩基阶段的荷载,基础的沉降也得到了明显的控制;在基桩达到极限承载力之后,上部荷载又大部分由地基土承担。     

夯实水泥土楔形桩复合地基承载特性试验研究

 针对软土地基中的夯实水泥土桩复合地基,分别进行1组等截面桩和3组不同楔角楔形桩的9桩复合地基对比试验,研究4组复合地基在相同条件下的平均沉降和平均桩–土应力比随荷载变化的规律以及荷载传递规律。试验结果表明：夯实水泥土楔形桩能有效地调节桩–土沉降差和地基沉降,提高地基承载力;增大楔形桩的楔角能使桩体较早地发挥其承载性能,夯实水泥土楔形桩复合地基的平均桩–土应力比较夯实水泥土等截面桩复合地基的大;随侧壁倾角的增大,夯实水泥土楔形桩桩身轴力的衰减速率不断增大,随荷载传递深度不断减小,楔形桩的工作性状远优于等截面,且侧壁倾角越大,桩体的性状能得到较好地发挥。     

基于沉降控制的端承型复合桩基工程实践

 针对端承桩无法满足桩、土变形协调的特点,通过专门研制的变形调节装置,协调桩、土变形差,提出在桩顶设置变形调节装置的端承型复合桩基,实现地基土承担上部结构大部分荷载,仅通过少量端承型桩来控制建筑物沉降的目的,并进行工程实践。该工程地基土承载性能良好,天然地基承载力可以满足要求,但建筑物沉降过大,通过采用该方法使地基土承担上部结构55%的荷载,且沉降控制效果良好,取得了显著的经济效益和社会效益。通过对一系列现场测试数据的分析,验证本工程基于沉降控制的端承型复合桩基方案的合理性和有效性。该工程端承型复合桩基的设计思路与方法可供同类工程借鉴和参考。     

带帽刚性桩复合地基现场足尺试验研究

为深入、全面了解带帽刚性桩复合地基工作性状,通过在苏州绕城高速公路两试桩区的现场足尺试验,重点研究带帽刚性桩复合地基的荷载沉降、载荷板与桩体的沉降差、地表土应力分布特征、剖面沉降等性状规律。试验研究结果表明:带帽长桩型复合地基较带帽短桩型复合地基易于控制地基沉降变形和提高地基承载力,在设计荷载下带帽短桩型复合地基较带帽长桩型复合地基更能发挥地基土承载作用,桩帽下土体与桩帽间土体承载性能及发挥程度不同。由于桩帽能均化桩顶应力,起到刚性板作用,带帽桩体与桩帽下土体能产生近似等量的竖向变形,同时保证了垫层的整体效应。试验分析成果有助于建立带帽刚性桩复合地基计算模型、完善带帽刚性桩复合地基工作性状研究以及优化工程设计。     

高应力作用下CFG桩复合地基承载变形机制

为探究水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基在高应力下的承载变形机制,基于西安市高新区拟建场地CFG桩复合地基高应力现场试验建立数值模型并进行分析。结果表明:该场地CFG桩复合地基的极限承载力不小于1 666 kPa;褥垫层在高应力作用下发生破坏,其协调桩土共同作用能力降低;桩顶向上刺入褥垫层,荷载向桩顶集中,致使桩承担上部荷载的96.5%;桩间土发挥作用能力受限,复合地基相当于单桩承载;褥垫层的厚度与桩土应力比的增长呈现负相关;桩间土与桩顶的沉降差随着荷载的增加而增加,且随着褥垫层厚度的增大呈现先增大再减小的趋势;当单桩承载力满足要求时,为保证高应力下桩间土不因荷载过大而造成复合地基的破坏,应适当减小褥垫层的厚度,降低其流动补偿能力;所得结论可为CFG桩复合地基在高层建筑地基处理设计提供参考。