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。     

考虑负摩阻力的刚性桩复合地基桩土应力比计算

在考虑桩体负摩阻力作用的条件下,针对刚性桩复合地基中桩-土-垫层相互作用特点,引入"中性点"概念和改进后的弹塑性荷载传递模型,并考虑桩顶对垫层的上刺入变形以及桩端对下卧层的下刺入变形,通过桩-土-垫层的竖向变形条件推导得到了刚性桩复合地基桩土应力比计算新公式。应用该计算方法对工程实例进行分析后结果表明,当桩侧摩阻力发挥到一定程度时,计算结果与实际情况十分接近。     

CFG桩-筏复合地基桩土应力比解析式研究

对荷载作用下CFG桩复合地基的变形特性进行了分析,在此基础上探讨了桩侧摩阻力与桩土相对变形的关系,引入＂等沉面＂概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,桩侧摩阻力沿桩长直线分布,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,推导得到CFG桩—筏复合地基桩土应力比计算新公式。应用所得公式对复合地基现场试验条件下的桩土应力比进行了计算,计算结果与试验结果和有限元计算结果较为接近。     

考虑上下部刺入的刚性桩复合地基沉降计算方法研究

针对目前常用的刚性桩复合地基沉降计算方法未考虑桩土相互作用的缺陷,在深入分析剐性桩复合地基桩土相互作用机理与摩阻力发挥机制的基础上,将桩侧摩阻力的分布模式分为塑性区与弹性区,并引入上下部刺入模型,根据变形协调条件,导出了刚性桩复合地基体系中桩土相对沉降关于桩侧摩阻力分区拐点的代数方程组并进行了相应的求解,继而获得了考虑桩土相互作用的刚性桩复合地基沉降计算方法,最后利用某试验对本文方法进行了验证,结果表明本文方法较为合理,可为刚性桩复合地基设计计算提供理论指导。     

刚性基础下长短桩复合地基桩桩相互作用机制的模型试验

为了进一步了解刚性长短桩复合地基桩桩桩相互作用机制,本文通过室内模型试验,对比分析了单桩复合地基与四桩复合地基的荷载-沉降曲线、桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比和桩顶上刺入的试验结果。单桩复合地基与四桩复合地基中,各桩在位于距桩顶1/3桩长处出现轴力拐点和桩侧摩阻力中性点。但由于长桩与短桩相互作用,四桩复合地基中长桩的轴力出现第二个轴力拐点和桩侧摩阻力中性点,而短桩受到影响较小,且随着荷载的增加,短桩对长桩轴力的影响逐渐减小。     

带垫层的砼芯水泥土搅拌桩复合地基桩-土应力比的计算

在考虑了砼芯水泥土搅拌桩桩顶刺入垫层,桩端刺入下卧层,桩周存在的负摩阻力的情况下,导出了带垫层的砼芯水泥土搅拌桩复合地基桩-土应力比的计算公式,并对不同桩深的桩-土应力比也做了推导.最后通过实例验证,结果显示本文所提出的桩土应力比计算方法与实测具有很好的一致性.     

刚性桩复合地基沉降的简化计算

以刚性桩复合地基应力场试验结果为基础,考虑负摩阻力的影响,将垫层视为弹性体来考虑垫层压缩和桩刺入对沉降的影响,分别应用Geddes解和Boussinesq解计算桩身荷载和桩间土荷载在地基中产生的竖向应力,得到刚性桩复合地基沉降的简化计算方法。     

多元复合地基中柔性桩-土-垫层的相互作用

采用柔性桩与桩周土的相对位移表达式来表示多元复合地基中柔性桩桩侧摩阻力的分布规律,结合变形协调条件、物理方程和力的平衡方程,分析了刚性承台下柔性桩-土-垫层的相互作用,并将计算结果与模型试验结果进行了对比。结果表明:增加垫层厚度或提高垫层变形模量均能缓解桩顶应力集中,充分调动桩周土的承载能力;随着柔性桩的刚度提高,或垫层厚度增大,或垫层变形模量提高,柔性桩复合体的承载力均有不同程度的提高;最大桩侧摩阻力位于桩顶以下1/4~1/3桩长处;由于桩顶向垫层刺入使桩身存在负摩擦区,导致桩身最大轴力并不在桩顶,又因柔性桩的刚度不大,桩顶刺入作用较弱,负摩擦区段的长度短,故负摩擦不大。对比试验结果验证了所提出的方法具有可行性,对复合地基的设计计算具有指导意义。     

带帽刚性桩复合地基复合桩土应力比的简化计算

在文献[1]推导带帽刚性桩复合地基复合桩土应力比隐式计算公式的基础上,从分析带帽刚性桩复合地基沉降变形特征着手,不考虑复合桩体自身压缩变形量,对复合桩土应力比隐式公式进行简化,推导出带帽端承型桩和带帽摩擦型桩复合地基复合桩土应力比的显式公式,并得出带帽刚性桩复合地基按桩帽间土体模式的沉降计算公式,最后将计算结果与文献[1]进行对比,验证该简化方法的可行性和有效性。     

带褥垫层刚-柔性桩复合地基性状试验研究

为了研究带褥垫层刚-柔性桩复合地基这种新型复合地基桩土共同作用特征,在温州地区选择了一个采用刚-柔性复合地基的工程开展静荷载试验研究。在条形基础下抽取一根钻孔灌注桩(刚性桩)和四根水泥搅拌桩(柔性桩)进行刚-柔性复合地基静荷载试验,分析整个加荷过程中复合地基的承载变形规律。试验结果表明复合地基Q-s曲线呈缓变形,承压板底土反力分布呈现出中部大边部小的形态,土应力在桩端平面出现应力增大现象,复合地基中刚性桩、柔性桩桩顶均出现负摩阻力。另外,通过反分析方法确定本次试验中钻孔灌注桩、水泥搅拌桩和桩间土的承载力发挥度分别为0.97、0.73、0.99。     

柔性基础下CFG桩复合地基桩、土承载力发挥试验研究

CFG桩复合地基桩、土发挥性状与基础刚度密切相关。刚性基础和柔性基础下CFG桩复合地基室内模型对比试验得出,在试验条件下,两者在桩土应力比,桩、土荷载分担比,桩、土承载力发挥,变形场和负摩擦区等性状方面存在明显差异。试验结果可为CFG桩复合地基在交通市政领域中的应用提供参考。     

实现桩土共同作用的机理及若干方法

通常情况下,桩、土支承刚度差异显著,相同荷载水平下两者存在变形差,因此要实现桩土共同作用,必须要消除桩土的变形差,保证桩土的变形协调。在分析桩土共同作用机理的基础上,对现有桩土共同作用的实现方法和发展趋势进行归纳与总结并将其分为三大类:补偿位移法、刚度调整法以及预加位移法。其中,补偿位移法又包括摩擦桩复合桩基与刚性桩复合地基,刚度调整法主要为笔者提出的设置调节装置的端承桩复合桩基,预加位移法主要指桩顶设置柔性材料以及桩顶预留净空复合桩基。对上述每类所包含的具体方法进行了介绍,并对各自的适用条件、优缺点进行了对比与分析。     

长短桩复合地基试验研究及数值模拟分析

结合郑州某高速公路试验段进行了多组单桩、单桩复合地基及4桩复合地基静载荷试验。在此基础上,通过有限元软件对刚性桩复合地基承载性能进行了数值模拟,并与现场静载荷试验结果进行对比分析。结果表明:桩土应力比随着桩数和桩长的增加不断加大;长短桩复合地基中长桩桩土应力比相对较大,桩间土分担荷载降低。此外,受群桩效应的影响,4桩复合地基沉降变形要大于单桩复合地基,其群桩效应系数为0.578,且随着桩长增加群桩效应系数增大。     

刚柔性基础下复合地基桩土应力比的对比试验研究

桩土应力比是复合地基承载性能中的重要技术指标,基础刚度及桩体变形刚度是影响复合地基桩土应力比的关键因素之一.本文通过现场试验研究对比分析了刚性基础与柔性基础条件下,长短桩复合地基的桩土应力比的变化规律,总结了基础刚度及桩体变形刚度对复合地基桩土应力比的影响规律,对实际工程中有效提高复合地基桩土应力比、降低地基沉降变形具有理论和工程指导意义.     

带帽桩复合地基复合桩土应力比的计算及影响因素分析

在分析带帽刚性桩复合地基试验成果的基础上,提出复合桩土应力比的概念,以合理反映带帽桩复合地基的力学性状。以土力学和弹性理论为基础,基于合理假定,采用等沉面的思想,考虑复合桩体发生上、下刺入变形现象,推导出能够反映层状不均质地基和带帽桩复合地基空间三维沉降变形特征的复合桩土应力比隐式计算公式。通过工程算例,分析了桩体中心间距、桩长、桩帽尺寸、垫层变形模量、下卧层土体变形模量、桩帽间土体变形模量和静止侧压力系数等因素的影响,提出了利用复合桩土应力比进行带帽桩复合地基按桩帽间土体沉降量控制优化设计的思路。     

现浇X形桩复合地基静载荷试验研究

结合南京市桥北污水处理厂软土地基处理工程,开展了现浇X形桩单桩、单桩复合地基和多桩复合地基的静载荷试验研究,现场测得其荷载-沉降关系曲线、桩身轴力与桩侧阻力、桩土荷载分担与桩土应力比、桩侧阻力与桩端阻力的分布规律,重点论述分析了多桩复合地基竖向承载力的变化特性和规律。试验研究结果表明:X形桩单桩承载力、单桩及多桩复合地基承载力均符合设计要求;布桩间距、布桩方式及桩长是影响单桩复合地基承载力的主要因素;多桩复合地基的受力特性及变形规律与单桩复合地基基本相同;多桩复合地基桩侧阻力的整体分布规律符合传统圆形桩特点,且中性点位置在桩长的1/4～1/3处;在满足设计要求时,桩土荷载分担比例桩约为63%、土约为37%,桩土应力比约为27;桩的最大侧阻力值是桩承载力值的73.2%,具有典型的摩擦桩的特性。试验研究成果为X形桩复合地基在市政构筑物软土地基处理设计和施工应用提供了可靠的参考依据。     

考虑桩土协调工作的CFG桩承载力计算新方法

CFG桩复合地基在工程中广泛应用,传统的承载力计算方法主要通过桩土承载力的叠加获取。依据CFG桩复合地基中性点处桩土变形协调,计算中性点的位置;通过分析褥垫层隔离体,探讨中性点处桩体轴力。根据桩体受力与变形的特殊性,提出新的计算模型:将中性点以上桩体和褥垫层看作倒置的桩对地基土的作用,认为褥垫材料的流动补偿是破坏;中性点以下桩对地基土为刺入式破坏。根据新模型计算极限承载力,以期对工程实践有一定的指导意义。