考虑刚性桩复合地基影响的主动土压力强度计算方法研究

针对坑外邻近刚性桩复合地基条件下侧向土压力的计算,规范采用的是朗肯土压力作图法按天然地基计算,未能考虑桩体的荷载传递效应及附加应力随深度的变化。基于桩侧摩阻力分布假设,采用Mindlin解和Boussinesq解分别求得桩体与桩间土产生的竖向附加应力,并结合Mohr-Coulomb强度准则,依据极限平衡法推导出既有刚性桩复合地基条件下主动土压力强度计算公式,并将本文算法与规范算法和朗肯主动土压力进行对比分析。结果表明,本文计算土压力强度分布大于朗肯主动土压力而远小于规范计算值,并随深度呈非线性分布,桩体的荷载传递效应会对桩端附近土体产生附加土压力,0.5倍桩长范围内仅考虑桩间土的附加土压力。最后,通过室内模型试验结果与本文计算结果进行对比,证明了所提算法的合理性与有效性。     

“柔性基础”刚性桩复合地基试验分析与变形计算

为了建立路堤下刚性桩复合地基变形计算模型,通过对14组刚性4桩复合地基的现场试验结果的分析,研究柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状。试验研究表明采用一定强度或刚度的加筋垫层配合合适的桩帽设置,可改善柔性基础条件下刚性桩复合地基的工作性状,有效减小复合地基变形。复合地基承载力相同时,"柔性基础"沉降量为刚性基础的1.1~1.5倍。在一定荷载或承载力条件下,垫层中不设加筋材料时"柔性基础"短桩复合地基变形接近加筋垫层天然地基。垫层加筋有帽桩复合地基变形明显小于其他情况。对"柔性基础"短桩复合地基,设桩帽、垫层加筋,桩土应力比与不加筋相比增加了1~3倍;对刚性基础长短桩复合地基,碎石垫层中加筋与不加筋相比,桩土应力比范围得到延伸,其中长桩桩土压力比增大明显。提出了"柔性基础"条件下刚性桩复合地基承载力确定,以及考虑桩"上刺入"的刚性桩复合地基变形计算方法。该方法采用力平衡方程计算桩身中性点位置,将复合土层变形计算分为中性点平面     

基于系统分析的桩网复合地基荷载效应定量评价模型研究

目前对桩-网复合地基的设计主要存在两点不足,一是计算路堤底桩土荷载分担时需要假设土拱高度,二是对桩间地基土反力的定量评价偏于保守。针对这两个问题,重点分析了路堤荷载作用下土拱效应与加筋薄膜效应,根据堤底桩土相对位移得到计算的土拱高度,推导土拱效应与薄膜效应共同作用下路堤荷载在桩与土之间的分配计算公式;考虑刚性桩桩顶与桩端位置的桩土相对位移以及桩周土对桩侧作用摩阻力存在中性点,根据应力、位移连续性条件,建立桩-网-土联合作用的桩承式加筋路堤的荷载效应计算模型并给出求解方法,通过3个工程实例对该方法进行合理性验证。结果表明,具备一定刚度的桩端下卧层时,采用本模型的计算结果与实测值比较接近,可为工程应用借鉴。     

深厚软土地区CM复合地基相互作用特性研究

通过ABAQUS有限元软件进行建模计算分析,研究了在含深厚软土地区,CM复合地基中C桩桩数和M桩桩长的不同设置形式对该类型复合地基承载特性的影响。结果显示,在该典型地质条件下,C桩桩数对地基沉降量起控制作用,随着C桩桩数量的增加,C桩桩顶应力集中现象愈加明显,从而增大了C桩的荷载分担比例。随着M桩桩长的增大,M桩桩土应力比及其荷载分担比例也随之提高,但影响程度较小,C桩仍分担了较大比例的上部荷载。此外,M桩的长度对地基沉降量的影响并不大。在进行工程设计时,C桩的桩数可根据上部作用荷载的大小及地基沉降要求进行合理布置,M桩桩长的选取需根据软土层厚度及地基附加应力场进行综合考虑。     

路堤柔性荷载下的粉喷桩复合地基内的附加应力分析

路堤柔性荷载作用下粉喷桩桩身与土上部的位移不协调即桩顶及桩端的刺入变形,宜采用弹性力学中的Mindlin解与Boussinesq解联合求解,计算粉喷桩复合地基内的附加应力和地基沉降。工程实例计算表明,应用上述方法求解的复合地基沿深度的附加应力曲线,与用单一Boussinesq解求解的天然地基沿深度的附加应力曲线差别很大。应用此方法求解总的附加应力及所计算的最终地面沉降,与工程实例的实测结果吻合较好。     

CFG桩加固高层建筑地基沉降变形与参数敏感性分析

为研究高层建筑工程中CFG桩复合地基变形特性及其影响因素,以福州市晋安区华玺公馆小区高层建筑地基处理实际工程为例,通过FLAC3D建立数值模型并进行计算分析,研究了CFG桩桩长、桩径和桩间距对复合地基加固效果的影响。研究结果表明,地基表面、桩间土和下卧层的最大沉降随桩长的增大逐渐减小,桩土应力比逐渐增大,在保证桩端能伸入合适的持力层条件下,可选取较小的桩长以节约成本;随着桩径的增大、桩间距的减小,地基表面、桩间土、下卧层的最大沉降及桩土应力比均呈现减小的趋势,在满足地基沉降要求的条件下,应综合考虑桩土应力比,选取合适的桩径和桩间距;对于该复合地基,选取最优桩长为16.0m,最优桩径为0.5m,最优桩间距为2.0m。     

振冲碎石桩加固软土地基试验研究

以某水库拦河大坝地基处理工程为背景,介绍了振冲碎石桩加固软土地基的现场试验,并对碎石桩处理后复合地基的加固效果进行了检测分析,包括碎石桩桩体和桩间土以及桩土应力比等项的检测。最后综合重型动力触探试验、标准贯入试验、载荷试验和土压力盒读数的检测结果得出：碎石桩对工程软土地基的处理能达到预期的加固效果,其复合地基承载力高于设计要求,抗液化能力明显提高,并且这种复合地基可以有效减小地基总沉降,加速地基的固结,具有良好的导水性;桩土应力比变化曲线呈上凸抛物线型,其值一般在1-4之间;碎石桩桩身附加应力随深度衰减很快,在接近桩底时,其附加应力几乎为零,所以在用碎石桩处理地基时应注意碎石桩的有效长度。该方法在随后进行的地基大面积加固中得到成功应用。     

被动侧向受荷桩模型试验及颗粒流数值模拟研究

本文采用室内模型试验与颗粒流数值模拟相结合的方法对砂土中被动侧向受荷短桩桩土相互作用性状进行了较系统和深入的研究。在室内模型试验中,研究了短桩在松砂、中密砂、密砂中的挡墙荷载–位移关系,桩顶位移对挡墙位移的响应规律,及桩前、桩后土压力的分布和发展规律。通过开发颗粒流程序模拟室内模型试验在加载条件下桩土相互作用过程中的应力和位移的变化规律,与模型试验的结果进行了对比分析。本文的研究对揭示被动桩与周围土体的作用规律及更深入的了解桩土相互作用机理有参考价值。     

长桩对复合地基特性的影响数值分析

利用有限元分析软件ANSYS建立长短桩复合地基模型,分析了长桩桩体模量与桩长变化对长短桩复合地基中长桩与短桩中角桩、边桩和中桩的沉降和应力特性的影响,为复合地基长桩桩体模量与桩长选择提供了依据,有利于复合地基的优化设计。分析结果表明:在长短桩复合地基中,长桩桩身应力最大应力点在桩顶下的某一深度处,在这个深度以上,桩身应力沿深度逐渐增大,在这个深度以下,桩身应力逐渐减小。短桩桩身最大应力点出现在桩顶处,桩身应力从桩顶沿深度减小。随着长桩桩体模量和桩长的增加,长桩、短桩的沉降也相应减小。长桩各桩体的应力随之增加,短桩各桩体的应力变化规律不规则。     

刚性桩长变化对CM复合地基工作性状影响

在CM复合地基中,刚性桩起到将荷载传递到深层较好的土层,充分调动发挥各土层的承载能力的作用。本文基于某实际工程,利用ABAQUS软件建立计算模型,对刚性桩桩长在一定范围内变化对CM复合地基整体工作性能的影响进行分析研究,得出荷载变化时刚性桩桩长变化对刚性—亚刚性桩复合地基的沉降变化影响规律,以及对500 kPa荷载作用下对桩身轴力的影响规律,对荷载变化时对刚性桩、亚刚性桩的桩顶应力的影响规律,在荷载变化和500 kPa荷载作用下对刚性桩、亚刚性桩和桩间土的荷载分担比的影响规律,以及对复合地基位移场变化的影响规律,可为相关工程设计与实践提供参考。     

注浆微型桩及其复合地基

注浆微型桩桩体的变形模量远远大于桩间土的变形模量,当注浆微型桩与周围土体共同承担上部基底应力时,基底应力会向注浆微型桩桩体集中,静载试验资料表明,仅占承压板面积约10％的微型桩承担了总荷载的50％～60％,而占承压板面积约90％的桩间土仅承担了总荷载的加％～50％。因此,注浆微型桩降低了基底下一定深度范围内土层中的附加应力,从而也就减小了持力层内可能产生的大量压缩变形,地基土的承载力也就相对提高了。此外,注浆微型桩对桩间土也能起到侧向约束作用,限制桩间土的侧向位移。注浆微型桩复合地基是由桩间改良后的土与注浆微型桩桩体组成的人工“复合地基”。     

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。     

多桩型软岩复合地基承载特性现场试验研究

为了研究多桩型软岩复合地基的承载特性,选取了具有代表性的多桩型软岩复合地基工程,对复合地基大直径桩和CFG桩桩身轴力及桩间土应力进行了长期监测,并根据测试结果对软岩复合地基承载特性进行了分析。分析结果表明,软岩复合地基的承载特性与一般刚性桩复合地基的承载特性相似,复合地基中大直径桩与CFG桩桩身轴力随深度增加呈现先增大后减小的分布特征,在桩顶一定范围内桩侧存在负摩阻力,桩间土应力则随着与桩中心距的增加而增大。当建筑结构主体完工后,现场实测得到大直径桩桩顶平均压力约1847k N,CFG桩桩顶平均压力约105k N,复合地基表面桩间土应力在70~200k Pa之间,根据实测结果推算出的强风化泥岩中平均应力约为273k Pa。从测试分析结果中可以看出,软岩复合地基充分利用了地基中强风化泥岩的天然地基承载力,具有较好的经济性。     

水泥土单桩复合地基性能研究

对实测的水泥土单桩荷载-位移曲线及水泥土单桩复合地基荷载-位移曲线进行拟合,确定了单桩的刚度系数及单桩复合地基土的刚度系数的公式,进而建立了一个单桩复合地基体系分析模型。基于所建立的单桩复合地基体系分析模型,提出了一个计算单桩复合地基桩土应力比的公式,得出了在单桩复合地基极限承载力下的桩土应力比。研究发现,同一场地不同地点的单桩复合地基的桩土应力比的数值会有较大的不同,但是在单桩复合地基极限荷载下的桩土应力比与相应单桩的力学参数—参考位移之间存在着规律性的关系。     

CFG-PHC组合式长短桩复合地基试验研究

通过3组CFG-PHC组合式长短桩复合地基现场试验,研究复合地基承载力特征值、桩土应力比、应力分布、荷载分担比等性状。试验表明长桩的桩土应力比大于短桩;达到极限承载力后,短桩和长桩的应力比趋于稳定。在达到复合地基承载力特征值时,桩间土承载力发挥最多,长桩次之,短桩最少。建议用发挥度组合法计算组合式长短桩复合地基承载力,且长桩、短桩的承载力发挥度可分别取0.6～0.8、0.2～0.3,认为桩间土强度发挥度β可大于1,并建议取1.4～1.8。     

桩靴贯入黏土层时邻近桩挤土压力分析

采用CEL方法对桩靴贯入黏土层时邻近桩受到的挤土压力的变化进行了数值仿真分析。首先通过对离心模型试验结果的计算,验证了CEL方法的可行性。进一步,分析了桩靴贯入黏土层时,邻近桩桩身挤土压力的变化。结果表明,邻近桩靠近桩靴一面受到的挤土压力随桩土相对位移的增加而不断增大直到极限值,在泥面以下6倍邻近桩桩径范围内,桩身最大挤土压力随土层深度逐渐增加,其变化范围为3.5s_u～9.0s_u,当土层深度超过6倍邻近桩桩径后,桩身最大挤土压力趋于稳定,约9.0s_u;而远离桩靴一面受到的挤土压力随相对位移增加而不断减小,最终保持在1.5s_u～2.0s_u;桩身受到的挤土压力合力随桩土相对位移增加而不断增大直到极限,在泥面以下6倍邻近桩桩径范围内,桩身极限挤土压力合力随土层深度逐渐增加,其变化范围为2.0s_u～7.5s_u,当土层深度超过6倍邻近桩桩径后,桩身极限挤土压力合力趋于稳定,约7.5s_u。此外,净间距和黏土强度的改变,不会影响插桩挤土压力随相对位移的变化关系;当黏土弹性模量从100s_u增加到300s_u时,达到极限挤土压力所需的相对位移从0.3倍邻近桩桩净减小到0.1倍邻近桩桩净。     

长短桩复合地基有限元分析及设计计算方法探讨

本文对软土中由钢筋混凝土桩与水泥搅拌桩组合而成的长短桩复合地基具体工程进行了研究。利用有限元方法,对同等地质条件下的长短桩、全长桩、全短桩和天然地基的情况进行了应力、变形的对比分析。从中看出,长短桩复合地基在有效减小建筑物沉降量的同时,可降低基础沉降差,使基础受力更均匀;另外,由于长桩的存在,可使浅层土应力减少、较深层土的沉降值降低。提出了这种新型复合地基承载力计算、沉降计算的设计计算方法,并用实测数据与理论计算值对比,验证了这种设计计算的可行性。     

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.     

长短桩筏板复合地基现场测试研究

为研究长短桩筏板复合地基加固效果,分别采用单点沉降计、沉降板、分层沉降计、土压力盒和孔隙水压力监测路基不同位置沉降、侧向变形和桩土应力。结果表明:上部荷载恒定后,后期路基沉降主要由下卧层压缩沉降产生,但是沉降量较小;侧向位移随着时间增长,位移速率和位移量逐渐减小,位移速率趋于稳定;在预压期间,素混凝桩土应力比先稳定后增加,CFG桩桩土应力比先稳定再减小;在上部填土重力作用下,长短桩复合地基超孔隙水压力呈现先产生骤然增加然后逐渐消散过程;随着上部荷载增加,筏板上应力由均匀分布变为抛物线分布再到马鞍形分布。     

桩靴贯入黏土层时邻近桩挤土压力分析

采用CEL方法对桩靴贯入黏土层时邻近桩受到的挤土压力的变化进行了数值仿真分析。首先通过对离心模型试验结果的计算,验证了CEL方法的可行性。进一步,分析了桩靴贯入黏土层时,邻近桩桩身挤土压力的变化。结果表明,邻近桩靠近桩靴一面受到的挤土压力随桩土相对位移的增加而不断增大直到极限值,在泥面以下6倍邻近桩桩径范围内,桩身最大挤土压力随土层深度逐渐增加,其变化范围为3.5s_u~9.0s_u,当土层深度超过6倍邻近桩桩径后,桩身最大挤土压力趋于稳定,约9.0s_u;而远离桩靴一面受到的挤土压力随相对位移增加而不断减小,最终保持在1.5s_u~2.0s_u;桩身受到的挤土压力合力随桩土相对位移增加而不断增大直到极限,在泥面以下6倍邻近桩桩径范围内,桩身极限挤土压力合力随土层深度逐渐增加,其变化范围为2.0s_u~7.5s_u,当土层深度超过6倍邻近桩桩径后,桩身极限挤土压力合力趋于稳定,约7.5s_u。此外,净间距和黏土强度的改变,不会影响插桩挤土压力随相对位移的变化关系;当黏土弹性模量从100s_u增加到300s_u时,达到极限挤土压力所需的相对位移从0.3倍邻近桩桩净减小到0.1倍邻近桩桩净。