桩土明确分担荷载的复合桩基及其设计方法

本文对大桩距低承台摩擦群桩中的单桩取用其极限承载力，形成桩上共同作用并明确分担荷载的复合桩基；提出整体承载力和沉降量双重控制的设计方法。     

群桩与承台的共同作用研究

群桩中基础承台、桩、土间的共同作用比单桩来得复杂。但在以往桩基设计中,都按单桩承载力设计,同时还考虑群桩的应力重叠,使群桩承载力低于单桩承载力之总和,引出一个群桩折减系数,而且从来不考虑桩基承台底面土的作用。近几年,虽然对群桩折减系数已予以放弃,但对群桩与承台     

开挖卸荷条件下单桩承载力特性的模型试验研究

基坑开挖卸荷会导致开挖段桩侧摩阻力缺失以及坑底桩周土围压减小,削弱桩基承载力。针对桩周土体开挖卸荷条件下的单桩承载力特性进行室内模型试验研究,通过模拟地面试桩和坑底试桩的竖向静载模型试验,分析单桩荷载传递过程,测试单桩极限承载力,研究桩周土体开挖卸荷对桩基承载力的影响。对比开挖卸荷前单桩的承载特性,开挖卸荷后桩顶及桩底沉降量均有增加,桩身轴力以及桩端阻力有所增大,模型单桩极限承载力下降。     

浅析桩梁结构复合桩基的简化设计方法

就南京地区一幢住宅楼的复合桩基设计实例，根据复合桩基的设计理论，给出了桩梁结构复合桩基的简化设计方法。其主要设计思想是对大桩距低承台摩擦群桩中的单桩取极限承载力，形成桩-土共同作用并明确分担荷载的复合桩基。该设计方法简单而有效，取得了明显的经济效果，具有一定的工程应用价值。     

承台约束和竖向荷载对双桩水平承载力影响的研究

实际工程中桩基不仅承受竖向荷载,而且桩顶受到承台的约束,因此采用桩顶自由条件下的单桩水平承载力作为设计依据难以充分反映桩基在水平荷载下的实际工作状态。目前关于承台和竖向荷载对双桩及群桩水平承载性能影响的研究还比较少。为探讨承台约束和竖向荷载等因素对双桩水平承载力的影响,进行了10组现场水平静载荷试验。试验结果表明:桩顶约束对双桩承台短边方向水平承载力的影响不明显,而对长边方向的水平承载力有明显影响;水平受荷方向对双桩水平承载力有明显影响,其中承台长边方向的水平承载力明显大于短边方向的水平承载力;承台长边和短边方向的双桩水平承载力对桩顶竖向荷载的响应不同,当竖向荷载在3倍单桩竖向极限荷载范围内时,两个方向的双桩水平承载力均明显提高。     

沉渣预压处理的群桩模型试验研究

为减小灌注桩桩底沉渣对承载力的影响,基于桩土共同作用原理,结合桩侧摩阻力发挥所需的位移对沉渣加以利用,并据此设计模型试验,试验包括两桩、三桩、四桩共3种桩基形式,分别对带沉渣与不带沉渣2种状况下群桩的承载性能展开研究。试验结果表明,相对不带沉渣的桩基而言,带沉渣的群桩在预压处理过程中,荷载–位移曲线在沉渣被压实前后会表现出台阶状的特点;经过预压处理后,桩体的位移较大,桩侧摩阻力发挥更充分;桩端阻力在沉渣被压实前很小,沉渣被压实后逐步发挥,并最终达到不带沉渣桩的水平。通过对带沉渣桩的荷载–位移曲线进行平移处理发现,桩基在牺牲一定沉降后承载力可恢复正常,且因沉降后的承台与土体接触紧密,使得桩土共同承载,往往使得处理后的桩基具有更高的竖向承载力和更好的水平承载性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

极限荷载下桩筏基础共同作用性状的室内模型试验研究

利用自制模型槽,通过设计系列单桩带台与群桩的桩筏基础模型试验,研究了极限荷载下桩–筏板–地基土的应力与变形性状。试验结果表明,常规桩距桩筏基础极限荷载下表现出实体深基础性状;而大桩距桩筏基础,基桩先于板下土体达到承载力极限状态,后续荷载基本由板下土体分担,验证了塑性支承桩理论。加载过程中,桩–土的荷载分担比不断变化,6d及以上桩距时,桩达到极限荷载后即趋于稳定。利用桩的极限承载力的桩筏基础设计,应考虑极限荷载与工作荷载下桩–土荷载分担比的不同性状差别。桩间距越大,桩对土体的侧向位移的"遮帘作用"逐渐弱化,板下土体的位移特征趋于天然地基的特征,桩端平面以下土体应力受板下土体分担荷载的影响越明显,6倍桩距可视为常规桩基与复合桩基的分界点。     

长群桩基础承载力性状的大比例尺模型试验研究

目前有关长桩基础承载性状的研究大都为工程静载试验的基桩,有关长群桩基础的承载性状的机制研究较少,亟需深入研究。通过大比例尺长群桩基础模型试验,对竖向荷载作用下的长群桩基础的承载力性状进行了深入研究,给出了基桩桩身轴力、侧阻力和承台底土压力的承载性状随群桩沉降发展的相关结果,深入分析了长群桩基础的承载力性状机理。该成果可为长群桩基础沉降性状的进一步研究提供依据。     

灌注细石混凝土微型桩基础下压试验研究

通过现场真型试验,对灌注细石混凝土成桩微型桩基础抗压承载机理及其抗压承载力计算方法进行了研究。试验表明:本次试验条件下,微型桩单桩可看成纯摩擦桩进行抗压承载力计算;微型桩群桩在极限下压荷载作用下,承台底部土体承担荷载比例仅为4.8%,在进行微型桩群桩抗压极限承载力计算时可不考虑承台底土的承载作用;由于承台对下压荷载的重分配,在下压荷载作用下,角桩承力最大,边桩次之,中桩最小;本次试验条件下,微型桩抗压群桩效应系数可取0.8进行计算。     

桩基础承台效应分析

对单桩、不同尺寸的单独承台、不同复合桩基的模型进行了压载试验。并从理论上分析了低承台复合桩基在承台的作用下桩周土受荷变化、荷载传递变化及承载力的变化,得出承台不但本身可分担荷载,而且可使桩侧摩阻力、端阻力均有提高的结论。证明了低承台复合桩基在竖向荷载作用下,承台的效应可提高桩基承载力。     

单桩承载力对刚性桩复合地基路堤稳定性的影响

现行规范中刚性桩复合地基路堤稳定分析方法不能反映单桩承载力、桩帽等对路堤稳定性的影响,计算的路堤稳定安全系数严重偏大,导致部分刚性桩复合地基路堤滑塌。为克服刚性桩复合地基路堤现有稳定分析方法的缺陷,在研究刚性桩复合地基路堤滑塌原因的基础上,分析了路堤滑塌时桩土相互作用,及刚性桩提高路堤稳定性的机理。然后,在分析刚性桩复合地基路堤现有稳定分析方法的缺陷的基础上,将修正密度法完善为修正重度法。最后,为研究单桩承载力对刚性桩复合地基路堤稳定性的影响,利用修正重度法分析了刚性桩长度、间距、扩底、桩帽等对路堤稳定性的影响,对比了不同稳定分析方法计算结果,并对刚性桩复合地基路堤设计提出了建议。研究表明：单桩承载力对密桩复合地基路堤稳定性影响很小,对疏桩复合地基路堤稳定性影响很大;增大单桩承载力比减小桩间距更合理;刚性桩在持力层中扩底比加大桩长更有效;利用桩帽、土拱等措施将大部分路堤荷载转移到桩顶方可发挥单桩承载力对路堤稳定性的作用;软土强度随深度增大不明显时应慎用悬浮桩复合地基。刚性桩复合地基路堤宜采用“强桩大帽”的疏桩复合地基方案。     

带帽有孔管桩复合地基承载力模型试验研究

有孔管桩能够有效地加速桩周土体超静孔隙水压力时空消散,减轻沉桩效应不利影响,但桩身开孔会削弱桩体承载力。为研究开孔管桩的承载力,对软土地基中无孔管桩和有孔管桩单桩及其相应的带帽单桩复合地基进行了静载荷试验,获得了各种管桩荷载-沉降曲线、沉降-时间对数曲线、桩身轴力的变化规律。研究结果表明：星状开孔的有孔管桩承载力和桩身轴力的折减率均最小;有孔管桩单桩及其带帽单桩复合地基的总沉降和沉降回弹率均小于无孔管桩;带帽有孔管桩复合地基承载力大于带帽无孔管桩复合地基的承载力;桩身开孔有利于桩周土体分担荷载,能减小土体含水量,降低复合地基总沉降,提高复合地基承载力;桩身开孔引起管桩损失的承载力,可以从带帽有孔管桩复合地基提高的承载力中得到弥补。     

钢管桩逆作复合基础竖向承载性能试验研究

为了研究砂性土中钢管桩复合基础的承载特性,设计了模型桩系列试验。结果表明:对于单桩复合基础,封桩前阶段的荷载全部直接由承台底砂土承担,封桩后阶段桩体达到极限承载力之前,桩体分担的荷载占荷载增量的73.5%～92%,当桩的承载能力达到极限后,随着荷载的继续增加,桩分担的荷载比例较之前衰减明显,而土体分担的荷载比例增加。钢管桩八桩复合基础中,桩身轴力在桩身上部的衰减梯度明显小于中下部,角桩衰减速率最大,边桩次之;桩身摩阻力自上而下逐渐发挥,桩顶以下1.55 m处摩阻力达到最大;每级荷载作用下,角桩的侧阻力大于边桩。钢管桩群桩复合基础的竖向承载力远大于相对应的高承台群桩承载力。     

软土地基中组合桩水平受荷作用下的试验研究

组合桩为预应力混凝土桩插入水泥搅拌桩中而形成的新桩，为探讨该桩在水平荷载在用下的承载力和破坏模式，通过3根14.0 m长组合桩的水平载荷试验，实测得到该桩在水平荷载作用下桩与土共同作用下的工作性状和破坏特征，分析了组合桩受水平力作用时的临界和极限荷载、破坏模式、地基土的水平抗力比例系数以及桩帽对组合桩抗水平力的有利作用。为合理地评价组合桩的水平承载力，探讨组合桩在水平荷载作用下的计算方法：临界荷载法和转折点法，并给出计算公式。试验和分析结果表明：组合桩具有较好地抵抗水平荷载的能力，有桩帽的组合桩水平受荷性状优于无桩帽的组合桩，桩帽使组合桩由水泥桩和外侧的水泥壳之间相互分开的破坏模式变为外侧的水泥土和土之间分开的模式，保证组合桩在水平荷载下的完整性，用转折点法计算组合桩的水平承载力更为合理。     

组合型复合地基的理论分析与试验研究

通过三维有限元和现场静载试验对组合型复合地基的受力和位移特性进行了研究,并把理论计算结果与实测结果进行了对比分析,理论分析和试验结果表明：在组合型复合地基中,由于各桩之间相互影响,桩长较短、刚度较小的RSC桩的单桩承载力同单桩相比差别不大;而桩长较长、刚度较大的水泥粉煤灰碎石桩（简称CFG桩）的单桩承载力比单桩减小较多.在湿陷性黄土地区,采用具有挤密作用的RSC桩可以消除地基土的湿陷性,采用刚度大的CFG桩可以大幅度提高复合地基的承载力.     

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。     

复合桩基承载力安全系数的定义与计算

通过对桩土分担荷载之比和桩土安全系数各自取值的影响的分析,提出用分项系数法对复合桩基整体承载力安全系数进行定义,并且分析了影响复合桩基安全系数的因素。在计算复合桩基整体承载力安全系数时,考虑了由于遮拦作用而使土的极限承载力有所提高以及考虑了群桩效应而使桩的极限承载力的变化,使得复合桩基整体承载力安全系数的定义和计算趋于更加合理和完整。     

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。