客运专线桩复合地基复合模量计算方法探讨

客运专线对路基沉降控制较普通铁路更为严格,复合模量作为桩复合地基沉降计算的重要参数,是衡量加固区土层刚度与应力扩散作用重要指标,而目前结合面积加权法获取复合模量计算复合地基沉降值与实测值误差较大,探索更为合理桩复合地基的复合模量计算方法已经成为工程界面临重要课题之一。本文采用弹性力学理论法、剪切位移法等,对桩合地基的复合模量进行修正计算,并将成果应用到甬台温客运专线DK273+300搅拌桩联合插塑板(长板-短桩)多元复合地基断面与DK234+600浆喷桩和布袋桩联合处理软基断面沉降计算分析中。研究结果表明:利用修正公式计算复合模量较利用面积比公式计算值大,且不同修正法得到完全不同的计算值,在沉降中要慎重选取计算方法。研究成果可以为客运专线软土桩复合地基设计提供理论参考。     

基于荷载传递理论的刚性桩复合地基沉降计算

研究目的:软土地区高速铁路路基地基处理一般采用刚性桩复合地基结构,但目前考虑桩土协同工作的刚性桩复合地基沉降计算方法仍存在不足。本文通过荷载传递理论描述桩与桩间土之间荷载转移规律,由最小二乘法拟合桩间土表面荷载引起的加固区附加应力抛物分布方程,尝试建立刚性桩加固区沉降计算模型,为刚性桩复合地基沉降变形验算及桩体平面设计提供理论依据。研究结论:(1)刚性桩加固区桩与桩间土之间存在荷载相互转移现象,桩侧同时分布正负摩阻力;(2)桩间土表面荷载引起的加固区附加应力为非线性分布,可采用五点最小二乘法拟合其抛物分布方程;(3)沉降模型关于京沪高铁试验段刚性桩复合地基沉降计算结果与实测值接近,计算偏差约15%;(4)Randolph理论关于桩侧和桩端刚度系数取值方法使桩土沉降差计算结果偏大,刚度系数取值的合理性需进一步研究总结。     

桩筏复合地基负摩阻段分析及桩土应力比计算

通过对桩筏复合地基桩顶负摩阻段桩-土相互作用分析,得到桩顶负摩阻段桩间土中附加应力计算方法。在此基础上,利用弹簧组模型对桩筏复合地基桩-土-垫层相互作用进行分析,得出桩顶处桩和桩间土竖向有效应力及桩顶刺入变形计算方法。分析垫层对应力调节、沉降控制的影响。结果表明:在桩与桩间土间摩擦力作用下,桩间土竖向有效应力随深度增加衰减,并在某一深度衰减到较小水平,可不考虑该位置以下桩土相互作用对桩顶处桩土应力比的影响。垫层模量对桩顶处桩、土应力调节起重要作用,并对桩顶上刺量影响显著。垫层模量越小刺入量越大,且随模量减小刺入量增长速度加快。     

刚性桩桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析

结合铁路CFG桩复合地基现场试验,进行桩网复合地基桩顶段桩间土附加应力分析。试验表明,在路堤填土荷载作用下,桩顶段桩间土压力仅在一定深度范围内有所增加,并且桩间土附加应力随深度迅速衰减,而桩顶段桩身轴力随深度增大。采用轴对称圆柱坐标系,针对有无桩帽的刚性桩复合地基,选取单桩处理面积范围内土体进行桩土相互作用分析,得出刚性桩复合地基桩顶段桩间土附加应力的计算方法。分析结果表明,在桩间土内部的剪切力和桩与土间摩擦力的作用下,桩和桩间土所承担的荷载在桩顶段重新分配,使桩间土所承担的荷载减小,而桩身所承担的荷载增加。桩土间黏聚力和摩擦角越大,桩间土中附加应力衰减的速度越快。计算值与数值模拟及现场实测结果的对比表明,计算方法可靠。     

高铁CFG桩-筏复合地基固结解析解及特性

考虑桩—土在刚度、渗透性等方面的差异,建立端承型CFG桩—筏复合地基轴对称固结模型,推导桩间土的固结方程,并给出“单级等速加载”情况下固结方程的解析解;应用该解析解结合工程实例进一步研究置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率地基设计参数对固结特性的影响。结果表明:桩的作用增大复合地基等价固结系数,固结速率随置换率、桩—土压缩模量比、加荷速率的增大而提升,该工程软土地基的置换率和桩—土压缩模量比适宜范围分别为0.03~0.06和100~150。     

CFG桩复合地基桩土应力比计算与影响因素分析

基于目前对带垫层的复合地基桩土应力比计算理论的研究不够完善和为了满足工程实际中桩土应力比计算的需要,从单元变形模式出发,综合考虑桩体的负摩擦阻力、桩顶刺入垫层和桩端刺入持力层的情况,并将土层按等沉面的位置分为上下两层土体,采用简化和收敛的方法,导出带垫层的CFG桩复合地基桩土应力比的计算公式.运用该方法对桩长为6.8～7.6 m的CFIG桩复合地基进行计算得到的等沉面位置位于距桩底0.6～0.7的桩长处,应力比值在14～19.计算值与现场试验结果吻合较好,说明该计算方法能满足实际工程计算的需要,适用于刚性桩复合地基的桩土应力比计算.运用该分析方法对桩土应力比影响因素的分析表明:选择合理的桩间距、桩径、桩长和垫层材料能充分发挥CFIG桩复合地基的承载能力.     

桩网复合结构桩间土应力计算方法研究

研究目的:桩网复合结构应用于高速铁路深厚层软土地基工程中,其设计有别于其它建筑工程.目前国内还没有可遵循的规范,国外虽有相应的规范,但根据各国规范所计算的结果差别较大,因而有必要对其适用性进行研究分析.针对我国尚无桩网复合结构桩间土应力计算方法的情况,通过试验分析桩网复合结构桩间土应力和桩土应力比随填土高度的增加的变化规律,通过试验结果检验国外桩网复合结构设计规范中桩间土应力计算公式的适用性.研究结论:通过试验分析,桩土应力比随填土高度的增加而增大;认为德国规范中,桩间土应力计算方法所得到的规律与实际相符,计算结果基本满足计算精度的要求,因而桩间土应力计算可以采用德国规范.     

CFG桩复合地基桩土应力比的试验研究

桩土应力比是反映复合地基力学性状的重要参数,利用国内最新研制的三维大型模型试验台,进行了7组模型试验。试验分析了荷载、桩长、褥垫层厚度、加固区土体模量对桩土应力比的影响,并根据试验数据经线性回归得到桩土应力比的经验公式。     

路堤下桩承式水平加筋复合地基桩土应力比分析

桩承式水平加筋复合地基是"水平向增强体+竖直向增强体"的联合复合地基.计算路堤下复合地基桩土应力比的方法与刚性基础下的复合地基不同.路提由填土等散体材料组成,路堤下复合地基桩与桩间土之间的沉陷不一致,导致填土内部出现相对垂直位移,应力状态发生变化.由于复合地基桩土应力比发生变化及水平向增强体的提拉作用,可将大部分路堤荷载转移到桩体上,从而减小桩间土上部的压力,并使得路堤顶面的差异沉降减小.通过分析桩承式水平加筋复合地基及其上部填土的变形特点,推导出求解加筋垫层上、下方桩顶土压力、桩问土压力及桩土应力比的计算公式并分析了不同参数对桩土应力比的影响.     

碎石桩复合地基若干问题的理论分析

本文在考虑桩 -土相互作用的基础上 ,根据桩 -土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 -应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 -土应力比的计算式。利用摩尔 -库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式 ,并导出了碎石桩极限承载力计算式。讨论了桩 -土应力比、竖向应变与置换率及桩周土变形模量的关系。同时指出 :用碎石桩加固软土地基其加固效果比较明显。但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不很明显 ,且是十分有限的。并建议对于碎石桩加固的软土地基应该按控制沉降量设计法来代替传统的控制承载力设计法来进行设计计算。为验证本文方法的正确性 ,通过工程实例 ,将本文计算结果与实验结果进行了对比 ,对比表明 :本文方法有较高的精度     

长短桩复合地基应力与沉降分析

利用三维有限元对长短桩复合地基进行对比分析,给出全长桩、全短桩、长短桩、无垫层、天然地基5种方案下的桩身应力与土体附加应力分布,并探讨垫层模量和厚度对承台沉降的影响和对应力的调节作用。研究结果表明:复合地基能有效减少天然地基沉降和改善浅层土的应力状态,复合地基中桩身应力与土体附加应力按刚度分配,桩侧土应力与桩身应力表现出互补的特性。而垫层使桩与桩、桩与土之间应力分配趋于合理,垫层模量对承台沉降影响显著;随着垫层模量增加,长桩桩顶应力增加,短桩桩顶应力和桩身应力及土体表面应力降低;随着垫层厚度的增加,变化趋势则相反。     

水泥土挤密桩复合地基桩土应力比的现场测试研究

桩土应力比n是复合地基设计中的重要参数.本文依托郑(郑州)西(西安)客运专线工程进行水泥土挤密桩复合地基桩、土应力的现场测试,得到桩土应力比n在路堤填筑过程中的变化规律.在刚性荷载板下的单桩复合静载试验测得,加载过程中n值变化快,且存在明显的峰值;而在路堤荷载下,n值变化较缓慢,量值比载荷试验的结果小得多,且变化范围不大,最终趋于一个稳定值.n取值范围为1.77～3.55,平均值为2.66.分析在路堤填筑过程中复合地基桩、土工作性状,进一步说明刚柔基础复合地基承载特性的差异,为铁路工程的设计施工提供合理的桩土应力比取值范围.     

桩-网结构路基沉降计算方法探讨

研究目的:桩-网结构路基是一种有效的软土地基加固处理方法,但目前对桩-网结构路基沉降尚未形成比较成熟的计算理论和方法。研究结论:首先简要分析了桩-网结构路基的作用机理,然后概述了目前桩-网结构路基沉降常用的计算方法,并以京沪高速铁路某断面作为研究对象,利用复合模量法和桩身压缩量法求解加固区沉降,利用布氏法和日本的L/3法求解下卧层的沉降计算并与实测值进行对比,说明这种方法计算桩-网结构路基沉降是有效可行的。     

水泥搅拌饱和黄土复合地基桩土荷载分担研究

兰州至中川机场城际铁路工程沿线大多地段属于饱和黄土地基,承载力低,压缩性大,无法满足设计要求,采取水泥土搅拌桩复合地基进行加固,通过现场实测路堤荷载及刚性承载板下水泥土搅拌桩复合地基中桩土荷载分担情况。结果表明:随着路堤填筑高度及时间的增加,桩体、桩间土的应力都增大,桩体的应力大于桩间土的应力;相同的路堤填土荷载下,二灰掺量16%的复合地基中最大桩顶应力272.5 kPa,对应桩间土应力45.5 kPa;二灰掺量12%的最大桩顶应力166.3 kPa,对应桩间土应力为69.3 kPa。随着二灰掺入量的增加,路堤荷载下水泥土搅拌桩复合地基桩土应力比增大,二灰掺量16%时的最大桩土应力比为5.57,是二灰掺量为12%的2.34倍;刚性基础下桩土应力比随荷载的变化呈现出凸单峰曲线。复合地基中桩体应力集中系数的值随着荷载的增加而逐渐增大,桩间土应力减小系数随着荷载的增加而减小。     

考虑地下水位下降的刚性桩复合地基沉降模型

研究目的:地下水位降低同区域性沉降直接相关,为研究区域沉降地区的高速铁路路基沉降控制问题,对地下水位降低情况下的刚性桩复合地基桩土作用发展变化规律展开研究就显得尤为重要。基于桩土荷载传递和桩侧土体极限抗剪强度理论,本文建立考虑地下水位降低影响的刚性桩复合地基沉降计算模型,根据沉降模型关于不同初始地下水位及不同深度地下水位降低情形的计算结果,确定地下水位降低引起的刚性桩复合地基沉降变形以及桩侧摩阻力分布特征。研究结论:(1)初始地下水位对桩土沉降变形的影响随地下水位深度的增加而减小,且总体处于较低水平;(2)地下水位降低幅度和水位线位置均影响桩土沉降变形,浅层地下水位变化将引起更严重的地基沉降变形;(3)地下水位降低引起桩土附加沉降的作用机理类似于大面积堆载,并将引起桩顶附近桩侧负摩阻力的增加;(4)本研究成果可为地下水开采诱发区域性地面沉降地区的刚性桩负荷地基设计提供参考,也可为高铁路基沉降控制提供可靠的设计计算依据。     

基于Hewlett方法的桩网复合地基土拱效应优化算法

桩网复合地基填土性质与土拱效应发挥程度直接相关,而传统土拱模型并不能有效反映填土黏聚力对桩土应力计算结果的影响。在Hewlett极限状态空间土拱效应分析基础上,采用填土综合内摩擦角指标完成空间土拱拱顶及拱脚位置处单元土体应力极限状态分析,考虑桩间土应力非均匀分布与被动土压力发挥程度的影响,得到桩网复合地基桩体荷载分担比解析表达式。研究结果表明:填土黏聚力显著提高路基填土土拱效应,复合地基设计应考虑填土黏聚力的有利影响;桩间土应力并非均匀分布,通过非均匀分布系数折减后,可有效提高弹性工作状态的桩体荷载分担计算结果;考虑被动土压力发挥程度的计算结果并不合理,应分别由桩顶和拱脚土体应力极限状态确定对应的桩体荷载分担比,取较小值为最终桩体荷载分担比结果。     

路堤下刚性桩复合地基的经验设计方法

路堤下刚性桩复合地基的设计目前大都是沿用刚性基础复合地基设计方法进行,设计结果与实际出入很大,造成刚性桩复合地基造价很高,影响它广泛使用.为了使刚性桩在复合地基中成为路堤荷载承担的主力及刚性桩的高承载能力特性得到较好发挥,本课题开展了大规模的现场试验研究.研究结论:研究表明刚性桩复合地基经验设计方法遵循两条基本原则,一要发挥桩的主导作用,二要充分发挥桩高承载特性.为此,确定桩、土荷载承担比确定为3,扩大桩间距和提高置换率,是实现这两条原则的有效途径.按建议的方法设计刚性桩复合地基时,桩只要打到持力层,路堤的沉降变形是可以控制的,能满足规范对桥头工后沉降的要求,其造价也是可以大大降低的.     

刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的线性分析

对桩侧土及桩端土均采用线性荷载传递函数，同时考虑桩周土所分担的荷载对桩基荷载传递规律的影响，利用力学理论及微分方程的近似解法－－子域法，出了刚性承台下柔性群桩与地基相互作用的近似解析算式，在刚性承台下，中桩最大侧摩阻力出现在桩端，边中桩、角桩最大侧摩阻力出现在桩顶附近，角桩桩顶反力最大，边中桩次之，中桩最小，为了验证本文方法的可行性，将模型试验结果与本文计算结果进行了比较，对比表明：本文方法有较好的精度。     

CFG桩加固处理的含砾黏土复合地基应力研究

以赣龙铁路为依托,按照高速铁路的承载力要求,对山前含砾黏土地基采用CFG桩加固后的复合地基应力进行分析,采用现场实测、曲线拟合、数值模拟方式进行综合对比分析。现场实测和曲线拟合结果显示采用CFG桩加固后的桩土应力比为2.81,拟合曲线显示土压力与填筑荷载满足三项多项式关系,拟合误差最大为5.1%,整体误差在1%以内,拟合精度较高。根据工况建立二维数字模拟,数值计算结果与拟合值、实测值基本吻合,计算值略大于实测值。     

桩网复合地基桩顶土拱形态分析

桩网复合地基垫层与填土中的土拱对桩顶应力调节和沉降控制效果起着重要作用.在对比现有桩网复 合地基桩顶土拱效应计算方法的基础上,通过单桩数值模拟和数学解析,对桩顶土拱形态进行分析.结果表明,桩网复合地基桩顶土拱区域内的主应力迹线是一族自桩顶平面向上曲率逐渐增大的变曲率曲线,其中,接近桩帽边缘的一条主应力迹线线形近似于抛物...