长短桩组合多元复合桩基技术的应用研究

论述了长短桩组合多元复合桩基的设计原理,分析了复合桩基承载力和地基沉降的计算方法。并结合灰砂桩与CFG桩组合桩基处理工程实例,介绍了按长短桩多元复合桩基设计计算、施工技术和处理效果。实践证明,长短桩复合桩基组合形式多样,不受桩型选择限制,可实现单元组合或多元组合,它能充分发挥桩间土、短桩和长桩三者的潜能,大幅度地减少了长桩的用量,确保地基承载能力,并可有效地控制基础整体沉降和差异沉降,其应用前景广阔。     

按复合桩基设计锚杆静压桩处理地基

基于复合桩基设计理论,针对一采用锚杆静压桩处理烂尾楼地基的工程实例,分析了基础的承载力与沉降随锚杆桩数量的变化,对设计方案进行了优化,同时,讨论了锚杆桩施工后桩与土体的荷载分担和基础整体安全度。分析表明：采用复合桩基的设计理论,可以减少地基处理需要桩数,节约经济投入。     

刚性桩复合地基设计和施工中一些问题的探讨

结合工程实践,在阐述刚性桩复合地基受力机理的基础上,对其设计中桩型的选择及其与柔性桩复合地基的综合应用、承载力与变形的计算、桩土应力与复合地基承载力的关系以及逆作法施工桩基在复全地基施工中的应用等问题作了探讨。     

沉降控制复合桩基设计法的应用及有限元分析

常规复合桩基设计方法通常只考虑桩的承载作用,忽略了桩间土的承载作用,使实际工程过于安全而造成不必要的经济投入。通过对软土地基的研究,提出了由容许沉降量确定桩数的复合桩基设计,即按沉降量控制的复合桩基的完整设计法,介绍了以沉降量为控制指标的设计原则和步骤,并用一个工程实例说明了该方法的计算过程,运用ABAQUS有限元软件对该工程进行了数值模拟计算。数值模拟计算的结果验证了该理论的合理性,最后将其与常规方法设计进行了经济比较,显示了前者有一定的经济优势。     

复合桩基设计与沉降分析

介绍了复合桩基的设计理论和步骤,分析了复合桩基的沉降发展过程,用Geddes应力解的分层总和法计算桩群分担荷载所引起的地基沉降,以Boussinesq应力解的分层总和法计算承台下土分担的荷载所引起的地基沉降,将二者之和近似作为复合桩基的沉降。对某住宅楼基础采用复合桩基设计,布桩数约为常规桩基设计的1/3,节约造价近35％。复合桩基最大沉降量较常规桩基设计大,但仍在基础容许沉降范围内。     

桩土共同作用设计理论研究

对桩土共同作用理论作了初步探讨,对不同桩距下复合桩基设计方法进行了讨论。提出当桩为摩擦桩或端承摩擦桩时,刚性桩复合地基不设褥垫层比设垫层更经济、安全。认为在控制复合桩基的总安全度及变形的前提下,可明确按桩土应力比进行设计,设计桩土应力比无须等于实际桩土应力比,并对目前疏桩基础设计方法存在的问题进行了讨论,提出了改进意见。     

带桩筏基系统的弹塑性分析与设计方法研究

采用ABAQUS有限元程序中的线性扩展D-P模型对带桩筏基下的地基土进行弹塑性模拟,建立了带桩筏基系统的ABAQUS程序三维有限元模型。经比较各种桩、筏基础的内力与沉降关系计算结果,得到了带桩筏基的一些工作特性。在此基础上结合《建筑地基基础设计规范》(GB5007-2002),改进了传统的复合桩基设计方法,讨论了“三阶段”设计理念的可行性,并将其应用于工程实例。分析结果表明,改进的复合桩基设计方法和“三阶段”设计方法较常规设计方法更加经济合理。     

高速铁路沉降控制复合桩基的性状试验研究

基于沉降控制设计理念,无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法,形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制,选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究,对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测,分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用,导致桩与桩间土产生差异沉降;随着垫层的调节作用,筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度,地基土沉降主要发生在加固区范围内,从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。     

新书介绍

《复合地基设计和施工指南》复合地基技术是一门正在发展的技术,已在我国土木工程建设中得到广泛的应用,产生了良好的社会效益和经济效益。为了总结、推广复合地基技术,促进其在工程中的应用,由浙江大学龚晓南教授组织专家编写。全书共分十五章,包括:总论、复合地基承载力和沉降计算概论、复合地基设计若干问题、水泥搅拌桩复合地基、夯实水泥土桩复合地基、振冲碎石桩复合地基、振动挤密砂石桩复合地基、夯扩挤密桩复合地基、强夯置换碎 石墩复合地基、灰土桩复合地基、低强度桩复合地基、以沉降量为控制指标的复合桩基设计、长短桩复合地…     

基于GRLWEAP的桩基可打入性影响因素研究

桩基的可打入性分析对桩的设计十分重要。实际工程中精确的可打入性分析可以避免由于未能将桩打入设计入土深度而导致的截桩和桩头损坏等事故,也能避免在桩的贯入深度已经超过设计贯入深度时仍不能满足设计承载力的情况发生。为精确桩基的可打入性分析,研究了影响桩基可打入性的多种敏感因素,采用正交实验法设计了32组试验,由GRLWEAP软件完成试验,得出打桩分析结果。结合渤海某油田平台工程实例得出桩基可打入性影响因素敏感度规律,即桩基可打入性影响因素敏感度由大到小依次是打桩能量、桩径、地质条件、桩长、垫层厚度、桩壁厚、停锤时间、停锤位置、桩段数量。     

刚性桩复合地基承载机制试验研究

进行了压板和原位测试,对广东地区不同类型刚性桩复合地基桩-土应力比、桩-土的荷载分担比进行了研究,实测数据表明,桩-土应力比与地质情况以及桩-土的相对刚度有关,其测试结果可为今后刚性桩复合地基设计提供参考。     

刚性桩复合地基抗震性能的有限元分析

近年来刚性桩复合地基在工程中的应用日益广泛,但是,对该种复合地基在动力荷载下,尤其在是地震作用下的动力响应性状却研究很少。考虑地震作用下土-桩-上部结构之间的相互作用,采用三维有限元方法,对刚性桩单桩复合地基的地震响应进行时域内的模拟计算与分析研究,分析了这种复合地基与桩基础地震响应的差异,并对影响刚性桩复合地基抗震性能的一些因素进行了研究,得出了一些对刚性桩复合地基的抗震设计有参考价值的结论。     

现浇混凝土薄壁管桩复合地基桩土应力比影响因素分析

桩土应力比是复合地基设计计算中一个重要参数。基于盐―通高速公路单桩复合地基静载试验,通过有限元模拟,研究了褥垫层模量和厚度、桩体模量、桩长、基础刚度等影响因素对现浇混凝土薄壁管桩复合地基桩土应力比的影响。结果表明所建立的模型是合理的。褥垫层模量增大或厚度减小导致桩土应力比增大,桩体模量、桩长和基础刚度的增加可使桩土应力比增加。     

CFG桩复合地基褥垫层效用的有限元分析

复合地基上褥垫层的设计是桩体复合地基设计的关键技术,通过有限元数值模拟分析,得到了桩土沉降与荷载之间的关系,获得了褥垫层厚度及其压缩模量对桩土应力比、桩土沉降等的影响规律。该研究为复合地基褥垫层厚度的设置及选择和配制合理的垫层材料提供了依据,有利于复合地基的优化设计。     

碎石桩复合地基现场试验及数值模拟分析

依托某储油罐的碎石桩复合地基处理实例,进行了复合地基现场变形、荷载传递及固结速率的长期监测。参照工程实际建立了碎石桩复合地基三维有限元水土耦合分析模型,讨论了碎石桩桩长以及复合地基置换率对碎石桩复合地基工程性状的影响。监测结果和有限元数值分析结果表明：碎石桩复合地基对于沉降和水平位移的控制效果较好,保证了施工过程中地基的稳定性;随着上部荷载的增加,桩土应力比逐渐增大。碎石桩给地基提供了良好的排水通道,有效加快了地基的固结速率;碎石桩复合地基沉降随着桩长和置换率的增加而减小,但达到一定程度时,置换率和桩长对沉降的减少效果有限;复合地基桩土应力比随着桩长的增加而增大,随着置换率的增大而减小;置换率和桩长的增加都能加快碎石桩复合地基的固结速率,但是置换率对固结速率的影响更大一些。     

粉质黏土中沉箱-桩复合基础水平向承载性能试验研究

为进一步研究沉箱-桩复合基础的水平向承载性能,开展粉质黏土中单桩、沉箱-桩复合基础在水平向荷载和竖向及水平向组合荷载作用下的系列试验,对沉箱-桩复合基础的水平荷载与位移关系、桩身弯矩、位移及土抗力分布规律及群桩效应等进行了研究。结果表明,在水平荷载作用下沉箱对桩顶的约束使桩身弯矩分布较桩顶自由情况要更均匀,并能有效地降低桩身弯矩、位移及土抗力,提高了基础水平承载能力;在同时作用有竖向和水平向组合荷载时,沉箱底摩擦力参与抵抗水平力作用、桩顶竖向力也有利于进一步提高基础水平承载力;试验获得了不同桩数、桩顶约束、荷载作用条件下的沉箱-桩复合基础群桩效应系数,对于桩距为6倍桩径的情况,桩与桩之间的相互影响很小。     

软土地基上静压预制桩承载力的工后增大效应

分析了软土地基上预制桩承载力的时效性机理，介绍了几种研究承载力时效性的经验回归公式，结合工程说明应充分认识承载力时效性的科学性和利用这种规律潜在的巨大经济效益。     

加芯水泥土桩复合地基桩土应力比计算方法研究

桩土应力比是研究复合地基的一项重要参数,目前的研究对象主要为常规复合地基,如搅拌桩、碎石桩等,而针对加芯水泥土桩的计算方法研究鲜有报道。从土体、水泥土及复合桩体单元变形模式出发,综合考虑桩体负摩阻力、桩顶和桩端刺入持力层的情况,分析了桩周土体、水泥土桩及复合桩体的压缩变形,导出了刚性基础下加芯水泥土桩复合地基芯桩、水泥土桩与土体3者之间的应力比的计算公式。并分析了加芯水泥土桩芯桩直径、芯桩桩长及水泥土桩桩长对桩土应力比的影响,其主要影响表现在随着加芯水泥土桩芯桩直径和桩长及水泥土桩桩长的增加,桩土应力比np亦逐渐提高。工程实例表明,计算结果与实测值具有较好的一致性,说明该方法具有一定的工程实用性,可为工程实践提供指导。     

Development of partial factor design method on bearing capacity of pile foundations for Japanese Specifications for Highway Bridges

ABSTRACT

This paper shows the development of a partial factor design method on the bearing capacity of pile foundations for Japanese Specifications for Highway Bridges. Firstly, estimation design equations on the bearing capacities of pile foundations are improved by analysis of pile load test results and uncertainties in the bearing capacities are evaluated. Secondly, the reliabilities of pile foundations designed by the former specifications are evaluated based on reliability analysis considering the uncertainties in the bearing capacities and coefficients of subgrade reaction. Finally, a partial factor design method is developed based on the target reliability index obtained based on the conventional pile installation method by the pile installation methods. The factors are different for each pile installation method.     

水泥土搅拌桩复合地基震动性能时程分析

采用大型通用有限元程序ADINA,针对一例水泥土搅拌桩复合地基-基础-上部结构典型算例,建立了数学模型,并进行了有限元动力时程分析。计算模型中将水泥土搅拌桩和桩间土作为整体参与计算,复合土体和土体采用线性黏弹性动力本构模型,上部结构和基础采用线弹性本构模型,通过在边界设置阻尼器来模拟无限域中的动力人工边界。通过数值计算研究了复合土体模量、土体模量和加固深度对加固区和非加固区位移峰值、速度峰值和加速度峰值的影响,从而为水泥土搅拌桩复合地基抗震加固设计提供参考依据。