路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基荷载传递机理研究

采用数值计算方法,系统研究了桩体压缩模量、桩间距及桩长对水泥土搅拌桩复合地基荷载传递的影响。研究结果表明:随着桩间距的逐渐增大,桩身轴力、桩侧摩阻力及桩土应力比也随着逐渐增大,而桩体荷载分担比逐渐减小;随着桩体压缩模量或桩长的逐渐增大,桩身轴力、桩侧摩阻力、桩土应力比及桩体荷载分担比均是逐渐增大。在工程实践中,通过增大桩体压缩模量和桩长,减小桩间距,就能使桩体承担更多的上部荷载,从而充分发挥桩体作用。     

路堤下水泥土桩复合地基荷载传递规律研究

考虑到路堤荷载下水泥土桩复合地基变形特性,假设了桩间土竖向变形模式,在此基础上,根据弹性力学基本原理,推导得到了水泥土桩复合地基桩身轴力与桩侧摩阻力的解析表达式。理论分析和有限元计算表明,路堤下复合地基桩身出现中性点,中性点以上产生负摩阻力;桩侧正、负摩阻力以及桩身轴力随桩体模量增加或土体模量减小而增加,随桩顶荷载增加而增加。理论计算结果与有限元计算结果比较一致。推导的桩身轴力与桩侧摩阻力解析表达式可为工程应用参考。     

多元复合地基荷载传递的试验研究

根据刚柔性桩组合的多元复合地基的静载荷试验数据,分析了多元复合地基中刚性桩、柔性桩的桩顶应力及桩端应力随上部荷载的变化;刚性桩桩身荷载传递规律;不同褥垫层厚度对桩顶应力及桩身荷载传递的影响。试验结果表明:刚柔性桩桩顶和桩端应力随着上布荷载的增加而增大;刚性桩桩身最大轴力不在桩顶,桩身负摩阻力随着深度增加而减小;随着垫层厚度的增加,刚性桩桩身负摩阻力增大,最大轴力位置下移。     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

现浇X形桩复合地基桩土应力比及负摩阻力现场试验

结合南京市桥北污水处理厂软基处理工程,开展了现浇X形桩(简称X形桩)单桩及单桩复合地基竖向承载力特性现场试验,测得了荷载-沉降曲线、桩土应力比、桩身轴力以及桩侧负摩阻力等分布规律,分析了不同桩间距与荷载等级下复合地基中桩土协调相互作用和荷载分担比;并进行了同等条件下等混凝土用量圆形桩竖向承载力特性试验和分析。结果表明:复合地基中X形桩桩侧负摩阻力主要发生在0.27倍桩长以上;同等条件下,桩侧负摩阻力最大值约为其正摩阻力最大值的60%;X形桩复合地基桩土荷载分担比较普通圆形桩复合地基桩土荷载分担比更合理,承载力也更高。     

上拔力作用下桩土相互作用数值分析

上拔力作用下桩土之间的相互作用较复杂。文中利用ANSYS软件建立石首建宁大桥桩土模型,选择桩土作用非线性Drucker-Prager模型,结合桩土接触面特性与荷载传递机理分析上拔力作用下桩身轴力、桩侧土压力和桩侧摩阻力的变化。结果表明,上拔力作用下桩身轴力由上到下逐渐减小,钢管桩表现为纯摩擦桩;桩侧土压力随深度逐渐增加,与库伦土压力公式计算结果吻合;上拔力作用下桩侧摩阻力自上而下逐步发挥,最大摩阻力出现在桩的中下部。     

CFG单桩复合地基室内模型试验研究

利用几何相似准则,建立CFG单桩复合地基室内模型,通过平板载荷试验,分析不同褥垫层厚度在荷载作用下桩身轴力随深度的分布特征,总结了荷载沿桩身传递的一般规律,得出了桩身不同深度处桩侧摩阻力作用的发挥规律。并通过对比分析得出不同褥垫层厚度桩端阻力、桩土应力比随荷载的变化规律,进而为CFG桩复合地基在沿海地区吹填土加固中的广泛应用提供依据。     

砂土中双桩负摩阻力模型试验研究

已有桩基负摩阻力研究多关注于桩周土体为粘土的情况,桩周土为砂土的模型试验相对较少。设计实施了砂土中单桩及双桩负摩阻力模型试验,试验中对桩顶与土表进行了分级加载,测定了模型桩桩身应变、桩顶位移以及土体分层沉降。试验结果表明:由于土表分级荷载作用下的土体沉降增加值大于桩沉降增加值,桩基中性点位置存在下移趋势。受群桩效应的影响,桩顶荷载作用下单桩沉降小于双桩沉降,土表超载作用下3倍桩间距的双桩沉降最小。从桩身轴力最大值分析,5倍桩间距的双桩可忽略群桩效应。随土表超载分级加载,单桩负摩阻力有效应力系数因侧摩阻力发挥所需桩土相对位移的影响而逐渐减少,而双桩的负摩阻力有效应力系数逐渐接近单桩时的数值。     

考虑桩顶刺入变形的刚性桩复合地基桩土应力比计算

对荷载作用下刚性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,进而根据桩-土-垫层变形协调条件,基于荷载传递法,引入"等沉面"概念,假定桩与桩间土均是理想线弹性体,等沉面上、下桩侧负、正摩阻力均沿桩长均匀分布,导得了刚性桩复合地基桩土应力比计算新公式,该公式综合考虑了桩侧正、负摩阻力,桩体上、下刺入变形以及桩径,桩长和土层性质等影响因素.最后应用所得公式对一个群桩复合地基试验的桩土应力比进行了计算,结果表明,当桩侧摩阻力充分发挥时,计算结果和试验结果较为接近.     

考虑桩土滑移的路堤下刚性桩复合地基沉降计算

为建立能考虑桩土滑移特性和桩间土非均匀压缩变形特征的路堤下刚性桩复合地基沉降计算方法,以均布荷载下等桩长刚性桩复合地基中单桩等效加固单元体为研究对象,基于桩土相互作用的上部负摩阻塑性区、中部协调变形弹性区和下部摩擦承载塑性区三区段模式,采用剪切刚度和极限摩阻力随法向应力变化的等单位长度极限剪切位移理想弹塑性模型,建立了弹性区非线性和塑性区非均匀的桩侧摩阻力分布模型;考虑桩土滑移特性及桩间土非均匀压缩变形特征,根据单元体桩土荷载传递微分方程,导出了表征路堤下刚性桩复合地基性状的沉降和桩土应力比的解析表达式,分析了路堤荷载及垫层柔度系数对沉降和桩土应力比的影响。研究结果表明:沉降随路堤荷载及垫层柔度系数的提高而增大;桩土应力比随垫层柔度系数的增加而减小,随路堤荷载的提高呈先增大后减小的变化趋势,据此提出了采用最大桩土应力比进行路堤下刚性桩复合地基承载力及沉降设计的技术原则。     

饱和黄土地区CFG桩复合地基承载特性有限元分析

以西部管道工程兰州原油末站为工程背景，运用ANSYS有限元软件分别研究了不同荷载、褥垫层厚度、桩体模量及桩径对饱和黄土地区中CFG桩复合地基沉降的影响。结果表明:沉降随着荷载的增加而增大，桩间土荷载分担比随着荷载的增加逐渐减小，而桩荷载分担比逐渐增大；承台的沉降随褥垫层厚度增加略有增加，桩顶沉降却略有减小，且当褥垫层厚度相同时，桩土应力比随着荷载的增加而增大，在相同荷载下，桩土应力比随着褥垫层厚度的增加而减小，沉降与桩体模量的变化关系类似于玻尔兹曼函数；沉降随桩径的增大而减小。     

褥垫层厚度对复合地基CFG桩土应力比影响的试验研究

褥垫层厚度设置是否合理,对水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基的承载与变形特性将产生较大的影响。在江西某高速公路采用CFG桩加固软土地基试验现场,对不同褥垫层厚度工况下的桩土应力比进行了现场静载试验测试,并模拟各个工况对桩土应比和土体沉降进行了定量数值计算,研究结果表明：数值计算结果与实测值较为接近,具有相似的变化规律,在桩长和桩间距一定的条件下,桩土应力比随垫层厚度的增加而减小,但褥垫层超过一定水平,厚度对桩土应力比的影响较小。在路堤荷载作用下,当桩间距为1.5 m,褥垫层采用中粗砂时,厚度宜为30～40 cm。该研究成果可为该地区高速公路CFG桩加固软土地基的设计提供参考。     

高速公路柔性地基桩土应力比影响因素的数值分析

通过有限差分软件FLAC3D建立高速公路软基段数值模型,分别改变CFG桩的桩间距及褥垫层厚度,分析桩土应力比变化规律,结果表明:(1)随着垫层厚度增大,桩土应力比逐渐减小,可将褥垫层厚度设置为40 cm;(2)随着桩间距的增大,桩土应力比逐渐增大.得到的结果可为CFG桩加固该地区高速公路软基设计提供参考.     

褥垫层参数对CFG桩复合地基承载特性的影响研究

为研究褥垫层物理参数对CFG桩复合地基承载特性的影响,采用Midas/GTS建立了某工程CFG桩复合地基有限元模型,分析了不同工况下的地基沉降量和桩土应力比。研究结果表明,随着上部荷载的增大,地基沉降量和桩身应力比也呈增大的趋势,褥垫层能降低地基沉降量。垫层厚度越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大;垫层模量越大,地基沉降量越小,桩土应力比越大。选择合理的褥垫层参数有利于调节桩土荷载分担比例,充分发挥地基承载性能。考虑经济效益和安全性能范围内,该工程褥垫层厚度宜取值为400 mm,模量宜取值70 MPa,实际工程的合理设计具有指导作用。     

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力调整的影响分析

桩承加筋路堤中褥垫层对桩土应力的调整起了十分关键的作用。桩土应力比是桩土应力调整结果的直接表现,而路堤土拱效应以及褥垫层刚性承台效应对荷载调整作用正是桩土应力调整过程的体现。利用有限元对路堤荷载下PCC单桩以及加固范围内的土体进行了数值模拟。通过分析认为,褥垫层对桩土应力调整的过程和结果均会产生影响,随着褥垫层模量、厚度、粘聚力以及内摩擦角的增加,土拱效应虽会遭到削弱,但褥垫层刚性承台作用明显增强,最终导致更多的荷载转移到桩体上,桩土应力比增加。通过总结认为,改善褥垫层性质,加强其对桩顶局部压入作用的限制是保证桩体承担较多荷载的关键。     

采空巷道上方桥梁群桩基础受力特性数值分析

以合肥至福州高速铁路采空巷道上方官山底特大桥群桩基础为对象,采用FLAC3D软件分析采空巷道上方桥梁群桩基础在荷载作用下的受力特性,得出不同工况下群桩的桩轴力、桩侧摩阻力、桩间土应力、桩顶应力和桩荷载分担比等受力规律。研究结果表明:在承台刚度较大,桩身较长的情况下,采空区对桥梁群桩基础受力影响不大,群桩基础能很好地对采空区进行处理。     

长短组合桩复合地基承载力特性研究

近年来,长短组合桩复合地基在地基处理技术中的应用越来越广泛。通过FLAC3D建立CFG桩-石灰桩复合地基数值分析模型,分析了不同的桩长、桩径以及褥垫层厚度等工况下多元复合地基沉降以及桩土应力比的变化规律。分析结果表明,相对于石灰桩而言,CFG桩的桩长以及桩径对复合地基的沉降以及桩土应力比的影响要更为明显;褥垫层能够显著地降低桩土应力比,减弱CFG桩桩顶的应力集中现象,并且存在着一个最佳的厚度。     

刚柔性长短桩复合地基工程特性有限元分析

以邢衡高速公路一期工程为例，采用数值模拟的方法，对高速公路路基下刚柔性长短桩复合地基的桩土应力比和沉降变形的变化规律进行了研究。研究结果表明:桩间距、柔性桩桩长、下卧层土体变形模量对桩土应力比的影响较小，适当提高柔性短桩变形模量可增加柔性短桩的荷载分担比；适当减小桩间距和提高柔性短桩变形模量可在一定程度上减小路基的沉降变形；下卧层土体的变形模量对路基的沉降变形影响较大。