基于刚性桩加筋复合地基边桩加固的几种方法

在软土上的厚路堤,在较大的侧压力作用下,路堤填土顶部至路基内边桩上部会产生一个潜在破坏面。利用大型通用有限元软件MIDAS/GTS,建立有持力层情况下刚性桩加筋路基和刚性网格-桩加筋路基模型,分别分析刚性桩加筋路基、局部增加刚性网格梁、边桩加密、既局部增加刚性网格梁又加密边桩的边桩变形与内力。计算结果表明:在路堤填土侧压力作用下,边桩受到比较大的弯矩和剪力作用,而中桩受到较大轴力作用;刚性网格的设置以及边桩加密能在一定程度上减少了边桩弯矩和剪力,也能够有效地限制了边缘桩侧移,加强了路堤外边缘地基的稳定性;局部刚性网格梁使得边桩从单一个体连接成整体,整体性加强;刚性网格-桩加筋路基在沉降上有非常明显的优势,能更好的防止路堤边坡滑裂破坏。     

桩承式加筋路堤的三维有限元分析方法

桩承加筋路堤可以提高地基的承载力、减小沉降和不均匀沉降,减小路基和路堤的侧向变形,提高桩土荷载分担比,降低工程成本,应用越来越广泛。本文使用非线性有限元软件ABAQUS进行了几何建模,对在路面荷载作用下的桩承式加筋路堤中加筋体拉应力、加筋体变形、路堤沉降、路堤侧向位移、桩身内力及桩身侧向位移的变化规律进行了分析。结果表明,桩承式加筋路堤的沉降区域主要集中在路堤正下方的加固区附近。加筋体的最大变形和最大拉力发生在桩帽边缘处;桩间条带区域是加筋体的主要受力区域。路堤最大侧向位移发生在坡脚处和其下方的地基土附近,容易使边桩承受很大的弯矩和剪力从而造成桩身的破坏。     

微型抗滑桩双排单桩与组合桩抗滑特性研究

 通过3组大型模型试验,研究微型抗滑桩双排单桩与组合桩在加固边坡时的抗滑特性。边坡位移监测结果表明,微型抗滑桩能提供较大的抗滑力,降低变形速率,对边坡有较好的加固效果;组合桩加固效果更佳,较单桩抗滑力提高6.8%。桩体破坏有3种形式：桩体弯曲、桩土脱空、桩体断裂;双排单桩裂纹倾角较大,为65.7°,呈弯–拉破坏;组合桩裂纹倾角为33.9°,呈拉–剪破坏;后桩裂纹宽度较前桩大。双排单桩桩体自由段土压力沿桩身呈“S”型分布;后桩承受土压力大于前桩,前后桩最大土压力之比为0.53∶1～0.50∶1;桩前滑面层位存在桩土脱空区,土压力最大值在滑移面上10%桩长附近;桩体嵌固段土压力在下滑力较小时呈倒三角形分布;当土压力较大时呈矩形分布。组合桩由于连梁作用,前桩桩顶产生较大的正弯矩,桩身最大负弯矩出现在滑面附近,前后桩最大负弯矩之比为0.67∶1～0.80∶1。     

不同桩长对无持力层刺入工况下刚性网格–桩加固路基的影响

 根据刚性桩复合地基和桩承式路堤在有持力层刺入工况下的薄弱部位,分析刚性网格–桩复合地基中张拉网、刚性网格和附加桩对薄弱处的加固作用,研究有、无持力层刺入2种工况下刚性网格–桩复合地基受力和变形在不同桩长影响下的变化特征,对刚性网格–桩复合地基是否适用于无持力层工况进行可行性探讨。研究结果表明：在无持力层刺入工况下,刚性网格–桩复合地基大部分边桩弯矩和剪力较大,当桩长缩小,其分布区域向路堤中心方向扩散;当桩长增加,大部分桩桩体荷载比增大,边桩弯矩及剪力、路堤沉降和路堤外侧竖向变形减小;可通过增加桩长,利用PTC管桩放宽中桩截面,减小附加桩桩径,使刚性网格–桩复合地基实现优化并适用于无持力层刺入工况。     

黄土滑坡微型桩破坏模式研究

通过大型物理模拟试验和有限差分(FLAC3D)模拟,研究了黄土滑坡微型桩群桩破坏模式。现场试验及数值模拟结果表明,微型桩易发生破坏的区域为滑面上下各4倍桩径范围内,且其破坏形式以弯剪破坏为主;微型桩上滑坡推力的分布形式近似为三角形,推力在滑面处达到最大值;滑坡推力沿荷载传递方向依次递减;微型桩群桩的弯矩分布形式有别于传统抗滑桩,弯矩最大值出现在滑面附近。其成果为微型桩的研究与应用提供了理论基础。     

考虑台后不平衡土压力下整体桥H型钢桩基-土相互作用内力计算方法

在台后填土作用下整体式桥台-H型钢桩-土相互作用和大不平衡土压力下(台后土表面均布荷载增大了3.81 kPa)整体式桥台-H型钢桩-土相互作用拟静力试验研究的基础上,提出了考虑台后不平衡土压力下整体桥桩基-土相互作用的内力计算方法,计算了整体桥台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力,并与现有的台后土压力理论和桥梁规范的计算值进行比较。结果表明:正向加载时,采用现有的台后土压力理论和桥梁规范计算得到的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力均与试验结果存在较大偏差; 采用黄-林法可较准确地计算AHP模型的台底弯矩和剪力以及桩身弯矩和剪力; 对于LAHP模型,试验值均与各理论计算值相差较大; 正向加载时,随着位移荷载的增加,AHP和LAHP模型的台底和桩身弯矩均逐渐增大; 台后堆载(大不平衡土压力)对整体桥台底剪力和弯矩以及桩身的剪力和弯矩产生较大的影响,LAHP模型的台底和桩身弯矩整体上均大于AHP模型的,而LAHP模型的台底剪力小于AHP模型的,桩身剪力大于AHP模型的。     

基于极限抗力分析的微型桩群加固土质边坡设计方法

微型桩是一种常用边坡快速加固手段,多大面积成群布置。基于梁柱理论和弹塑性地基系数法中的P–y曲线法建立了微型桩加固边坡的水平抗力分析模型,提出了确定微型桩截面极限弯矩以及最大抗剪力的迭代分析方法;采用有限差分法推导了轴向和横向复合外力作用下微型桩内力和变位的计算公式;以最大限度发挥微型桩群横向抗力为目标,重点研究了微型桩群中微型桩横向间距和纵向间距的确定方法。在此基础上,形成了采用微型桩群加固土质边坡的设计方法,内容主要包括微型桩群布设位置的选取、微型桩选型、桩长选取、微型桩群断面设计、微型桩群平面设计以及顶梁设计等。将该方法应用于某公路路堤边坡病害加固工程设计中,监测资料表明,坡体位移在微型桩群的作用下逐渐趋于收敛,坡体病害得到了根治,从而验证了设计方法的有效性。     

某工程软弱地基上高填方对相邻建筑物的影响数值模拟研究

文章以贵州某小区路堤填筑为实例,采用数值模拟的方法,对软基上高填方路堤填筑对相邻建筑物桩基及上部结构的变形问题、内力问题进行研究,探讨路堤填筑对地基、桩基、结构内力和变形的影响.研究表明:路堤填筑使地基沿着场地顺坡向产生较大的位移,桩顶产生较大的位移;路堤填筑使桩基弯矩急剧增加,超出其承载能力;路堤填筑使桩基连梁剪力急剧增大,可能发生承载能力极限状态破坏.文章所得结论对相关工程实践具有一定的指导和参考意义.     

红层软岩土高填方边坡变形特征分析

红层地层在我国分布广泛,红层软岩土是一种特殊岩土,其颗粒易破碎,强度低,遇水后易崩解与软化,其工程性质很难满足站场路堤填料要求。该文结合站场填方工程实例,针对采用红层软岩土这一特殊填料的高填方边坡,通过数值模拟对不同压实度下其填方区竖向位移、边坡水平位移以及应力状态进行分析,以确定合适的填筑压实度;同时,对填筑边坡的稳定性进行分析,提出了填筑边坡可能存在的最不利滑面位置。     

竖向-水平组合荷载下桩筏受力特性的试验研究

为研究竖向-水平组合荷载作用下桩筏基础的受力特性,开展了室内模型试验,考虑桩长、桩数、竖向荷载及桩间距对桩筏基础承载性能的影响,并分析了桩身弯矩、剪力及桩侧土压力的变化规律。试验结果表明：桩筏基础的水平承载力随着竖向荷载、桩数、桩长、桩间距的增大而增大,水平位移相应减小;桩身最大弯矩位于0.3倍桩长处,且前桩桩身最大弯矩较大,约为后桩的1.14倍;桩身弯矩及剪力均随着竖向荷载的增大而减小,桩身最大弯矩随着桩间距的增大而减小,但桩顶及桩端弯矩几乎保持不变;增大桩间距可以调整最大负剪力位置,桩顶剪力随桩间距的增大而减小,而桩端剪力值则随桩间距增大而增大;增大桩间距可以带动更大范围的桩间土,桩身内力分布规律保持相同且变化值较小;桩筏基础受组合荷载作用下的破坏模式符合刚性桩破坏规律,桩身水平极限承载力主要由桩侧土体的抗压强度控制。     

h形支挡结构的试验研究

h形支挡结构较常规抗滑桩不仅在抗弯刚度上具有明显优势，还能严格地控制桩顶位移。目前针对h形支挡结构支护的相关研究较少，为此进行了模型试验研究，分析前后桩排距B及前桩桩长L3这两个主要参数对h形支挡结构的桩顶位移、桩身弯矩、土压力及破坏模式的影响。研究表明，一定范围内增大前后桩排距B或前桩桩长L3都能减少桩顶水平位移；桩身弯矩最大值位于连系梁与后排桩连接处附近，且随前后桩排距B增大而增大，随前桩桩长L3增大而减小；开挖完成后后排桩桩后土压力接近于朗肯主动土压力；后排桩桩前土压力接近于静止土压力；前排桩桩后土压力在前后桩排距B较大时接近于朗肯主动土压力，而在排距B较小时接近于静止土压力；前排桩桩前土压力由静止土压力向朗肯被动土压力发展，分布为三角形加倒三角形组合分布模式。在前后桩排距B及前桩桩长L3影响下，h形支挡结构支护存在“V”字和“W”字两种破坏模式。研究结果可以为工程设计提供参考，同时为理论分析模型建立提供依据。     

单侧加载不同组合形式桩结构受力变形分析

倾斜桩受荷载作用时在控制变形方面具有独特优势,目前缺乏对被动倾斜桩在路堤加固中的研究,以及不同组合形式桩结构在控制路堤变形方面的效果验证.基于此,该文提出三种不同组合形式桩结构体系,采用有限元建模的方法,与室内模型成果对比、调校,建立单侧加载的三种组合桩结构的数值分析模型,通过研究三种组合结构在单侧加载过程中桩身水平位移、弯矩、剪力的变化规律,对比三种组合结构在单侧荷载作用下的受力变形特性.结果表明:在各级相同荷载作用下,斜直桩组合结构控制水平位移效果最好;斜直桩具有更好的抗弯承载力;相比传统直桩结构,外侧设置为斜桩的组合结构具有更好的抗剪能力.     

边坡蠕滑影响下桥梁桩基力学特性分析

为了探究某蠕滑边坡上桥梁桩基的力学特性,采用有限元软件建立了考虑降雨影响的边坡数值分析模型,对边坡蠕滑导致的桥梁桩基力学特性变化进行了重点研究.结果表明,对于同一墩台下的各桩基:后排桩基弯矩极值大于前排桩基,后排桩基的边桩和内桩弯矩极值差值约为内桩弯矩极值的6.7％S(S为横向桩间距),中、前排桩基中边桩和内桩弯矩极值差值约为内桩弯矩极值的10％S;后排桩基的位移极值最大,中排次之,前排最小.在进行边坡上桥梁桩基础设计时,不仅要考虑坡体滑动产生的推力,还应考虑同一墩台不同位置桩基的差异配筋.     

三排微型桩内力分布的数值模拟

该文将强度折减法与有限差分程序FLAC~(3D)相结合,对同一排内均匀布置且具有纵向联系梁的桩心配筋微型桩进行数值分析。在利用实体单元和理想弹塑性本构模型模拟桩体得出加桩边坡的稳定系数后,采用可以直接得到弯矩和剪力等内力的结构单元Pile对桩体进行模拟,Beam单元模拟连系梁,得到了三排微型桩在破坏前不同滑坡推力下的内力分布规律。桩体受最大弯矩与剪力均位于滑带处,滑坡推力较小时第一排桩所受弯矩和剪力最大,第二排其次,第三排最小;滑坡推力较大、接近破坏时最大弯矩分配为第一排最大,第三排其次,第二排最小,剪力为第一排和第三排较大,第二排最小。     

水平受力桩的反分析研究

根据实测资料反算出弯矩,利用三次样条拟合弯矩函数,再利用弯矩、位移、转角、剪力及土抗力的微分关系进行反分析,得出位移、转角、剪力及土抗力曲线,通过曲线分析得出反分析方法可以用于水平受力桩的实际分析。     

施工过程中反倾层状岩土互层高边坡破坏机理及数值模拟反演分析

四川藏区比较常见的反倾层状岩土互层高边坡是一种比较特殊的地质体,该类边坡施工时极易发生失稳破坏,对下方公路、桥梁造成极大的威胁,为了分析这种边坡的破坏机理,以减少施工时失稳的可能性,本文用数值模拟的方法采用离散元软件UDEC建立该类高边坡数值分析模型,分析现场施工时边坡的破坏方式及影响其稳定性的因素,结果发现此类边坡在施工过程中位移变化比较明显;通过分析得出:该类岩土互层反倾高边坡破坏主要为岩层断裂,上部岩体绕一点倾倒所致;该特殊边坡与一般岩质边坡本质上的区别主要表现为位移、变形、施工过程稳定性的差别;土层厚度增大,位移也随之增大。     

高烈度地震区椅式抗滑支挡结构抗震性能研究

针对位于9度高烈度地震区的某山区铁路陡坡工点,采用三维有限元分析软件,对椅式复合抗滑支挡结构的结构位移及内力动力响应进行分析,数值计算结果表明,复合抗滑支挡结构峰值位移较小,最大值为161.44mm,结构抗震性能好;左侧椅式桩板墙主桩、副桩桩身弯矩均呈Ω型,剪力呈S型,横梁弯矩和剪力均呈正弦分布,结构弯矩峰值位于副桩桩身中部附近,剪力峰值位于副桩与横梁连接处,需加强副桩中部抗弯能力设计,同时提高副桩与横梁节点处的抗剪能力;右侧锚索桩桩身弯矩呈Ω型分布,剪力呈S型,弯矩峰值位于锚索桩身中部,正负剪力峰值基本相当,锚索桩弯矩峰值偏大,因此需在桩身增设1～2排锚索以减少桩身弯矩。     

基于强度折减法的斜坡软弱地基填方工程特性分析

在斜坡软弱地基上填筑路堤时,易出现滑塌失稳等重大工程事故。运用强度折减有限元法,研究随着路堤填筑施工的进行,斜坡软弱地基填方工程的变形与稳定性变化情况,重点比较斜坡软弱地基填方工程与水平软弱地基填方工程的特性,分析放缓路堤边坡与设置反压护道对填方工程的影响,探讨复式滑面出现的可能性。在斜坡软弱地基上填筑路堤,将在路堤下坡脚处出现较大的侧向变形;放缓路堤边坡及设置反压护道能较好地提高填方工程的稳定性;在斜坡软弱地基上填筑路堤是否出现复式滑面与斜坡软弱土层厚度有着重要关系,斜坡软弱土层厚度较厚时不会出现复式滑动,理论分析结果与室内土工离心模型试验成果相当吻合,为工程科学设计、施工直接提供可靠的理论依据。     

黄大重载铁路高路堤边坡稳定性研究

以黄大重载铁路高路堤边坡为例,采用有限差分分析法,建立了考虑重载列车行车荷载影响的高路堤边坡数值模型。基于强度折减法,研究比较了未加固和采用水泥土搅拌桩加固的高路堤边坡的稳定性。研究表明:水泥土搅拌桩加固边坡可有效限制重载列车振动行车荷载下的高边坡的侧向变形,使边坡稳定性显著提高。在此基础上,分析了影响高路堤边坡稳定性的水泥土搅拌桩桩长、桩径及桩距等支护参数的影响程度,从理论上保障了黄大重载铁路高路堤边坡在施工和运营阶段的安全。     

考虑护壁的单排抗滑桩分析

为揭示护壁结构在抗滑桩-滑坡体系中的作用,建立了抗滑桩-护壁-边坡三维分析模型,研究了不同截面抗滑桩和护壁加固不稳定边坡的安全系数、抗滑桩的位移变形以及内力分布规律。研究表明:(1)考虑护壁结构的抗滑桩-边坡体系中,圆形截面抗滑桩比矩形截面抗滑桩安全系数高;(2)护壁引起桩身内力的重新分布并分担了部分的桩身剪力和弯矩,因此在进行抗滑桩设计时,应该考虑护壁在抗滑体系中对整体式桩身结构承载力的贡献能力和作用。