非连接式桩筏基础水平特性试验

为了给非连接式桩筏的设计与施工提供参考，针对大型桥梁工程采用的减隔震基础形式--非连接式桩筏，考虑竖向荷载、垫层厚度等因素的影响，进行了非连接式桩筏水平承载性能的室内模型试验研究。采用粒子图像测速法跟踪了土体水平位移路径，利用数字图像关联技术获得了土体位移场与剪切带，分析了竖向荷载、垫层厚度等因素对筏板水平位移、桩身弯矩和剪力分布的影响规律，提出了非连接式桩筏基础水平承载力的简化模型及计算方法，并用试验数据进行了验证。研究结果表明：竖向荷载可有效限制筏板水平位移，设置垫层可显著减小桩身弯矩及剪力，并且桩身弯矩和剪力随垫层厚度的增加而减小；土体在垫层顶部形成位移集中区，产生局部塑性变形并不断扩大，最后局部塑性变形区贯通形成完整的剪切带；非连接式桩筏基础水平承载力与竖向荷载相关，当竖向荷载较小时，其水平承载力由筏板与垫层界面摩擦力控制，当竖向荷载较大时，其水平承载力取决于垫层的水平承载力，这与图像分析获得的垫层破坏结论一致。因此，对于非连接式桩筏基础的设计及具体工程应用，可以通过调整垫层的厚度来减小桩身弯矩及剪力；所揭示的非连接式桩筏基础水平承载力变化规律可为今后大型桥梁隔震基础的设计与研究提供参考。     

柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算

针对刚性桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点,通过拟合桩土单元体竖向相对位移分布函数,引入弹塑性荷载传递模型,并考虑桩体的上刺与下刺变形以及中性点和桩土界面变形协调,对桩土相对位移变形形式、桩侧摩阻力变化规律、桩端土反力模型作一定的简化,建立出刚性桩桩复合地基沉降计算的基本微分方程,进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的柔性基础下刚性桩复合地基沉降计算方法。最后,采用该沉降计算方法对模型试验及工程实例进行分析。结果表明,柔性基础下与刚性基础下刚性桩复合地基变形模式与桩土应力比有很大的差异,沉降计算值及桩土应力比与实测值吻合较好,且该方法计算工作量小,能够对刚性桩复合地基沉降量计算提供参考。     

低周反复荷载下沉箱-垫层-桩复合基础承载性能试验

沉箱垫层桩复合基础具有良好的承载性能以及隔震性能，并且施工简单,工程造价相对低廉，是一种适用于强震区域软弱土体地基的新型桥梁深水基础形式。为了研究沉箱-垫层-桩复合基础的水平承载性能及抗震性能，设计了复合基础试验模型，进行了4组复合基础的低周反复荷载试验研究，分析了复合基础的破坏形态，选取垫层厚度、竖向荷载、地基形式为变量，研究了复合基础整体的滞回性能、骨架曲线、刚度退化、强度退化、耗能能力等，并通过在沉箱顶部设置位移计、桩身贴设应变片等测试方法，单独分析了试验过程中沉箱的沉降状态及下部桩体的受力状态。试验结果表明:复合地基的使用可有效提高基础的抗震性能；在相同的循环位移下，复合基础的水平承载力、强度、刚度随着垫层厚度的增加及竖向荷载的减小而降低；采用复合地基的基础单圈耗能能力更强，累积耗能更高；垫层厚度的增加对沉箱沉降及倾角控制影响并不明显；竖向力的减小会导致沉箱出现的倾角更大；复合地基会使沉箱的沉降更为均匀，沉降速率更慢，但对于倾覆控制影响不大；复合地基中的群桩以前排桩承担的水平荷载最多，中排桩次之，后排桩最少，中桩承担的水平荷载略高于边桩；桩身最大弯矩位置在40%~50%桩长处；垫层的存在有效地减小了桩体分担的水平荷载。     

新型加筋格宾挡土墙性能分析

通过对某高等级公路易失稳段所开发的一种新型加筋格宾挡土墙进行监测及数值分析,研究墙体侧向变形、竖向变形、基底应力及应变增量的分布规律。结果表明:墙体侧向变形总体呈"勺型"分布,墙体中下部变形小,变形主要分布在上部;随着荷载强度的增加,竖向变形也相应增大;基底应力分布不同于一般的柔性基础及刚性基础,总体由墙趾处向墙踵部位呈曲线分布;荷载强度在增加后,影响区域剪应变增量整体向右上方发展,并愈发集中,潜在滑动面位置基本稳定,并大致分布在0.3H分界线附近;随着荷载强度的增加,水平加筋系统的应变增量明显加大,总体朝着墙后填土方向发展,并随着设置高度的增加而增大;研究成果可为新型加筋格宾挡土墙设计及施工提供参考。     

设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础承载性能研究

为提高深水、厚覆盖层、强风、巨浪等复杂环境条件下跨海特大型桥梁深水基础的承载能力，针对琼州海峡跨海大桥主通航孔2×1 500 m三塔斜拉桥的中塔基础，提出了设置裙筒与半刚性连接桩的新型沉箱复合基础的设计方案及施工工艺。该新型沉箱复合基础由底部周圈带有裙筒的沉箱、打入地基中的钢管桩与后注浆垫层组成，其能够降低沉箱复合基础对水下垫层平整度和裙筒入土深度的要求，提高施工效率和质量。为进一步研究其承载性能，通过数值模拟和模型试验分别开展了沉箱基础、设置半刚性连接桩的沉箱复合基础、设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础等3种基础方案在竖向荷载、竖向与水平向组合荷载作用下的受力性能研究。研究结果表明：设置裙筒与半刚性连接桩的沉箱复合基础具有优越的竖向和水平向承载能力，其在竖向荷载作用下，通过后注浆形成的碎石混凝土垫层强度较高且处于裙筒侧向约束状态，可将上部竖向荷载传递至裙筒、群桩基础和桩间土，并通过裙筒和群桩基础传至到地基深部，从而有效提高了软弱厚覆盖层地基中沉箱基础的竖向承载力并可减小基础沉降；在竖向和水平向荷载的组合作用下，裙筒能够充分调动筒内外浅层土体的水平抗力，半刚性连接桩则驱动塑性区向深处延伸，从而有效提高了基础的水平向承载能力并减小水平位移。研究成果可为琼州海峡等跨海通道的特大型桥梁深水基础建设提供重要参考。     

粉喷桩加固高速公路软土地基的应用效果分析

以某高速公路软土路段为例,通过建立有限元分析模型,研究粉喷桩加固软土地基的土体应力及变形规律,并针对粉喷桩加固软土地基效果进行对比分析。结果表明,土体竖向应力分布大致呈斜条状,应力大小沿地基表面向地基底部逐渐增大;地基表面最大沉降最终出现在路基底部中心线,路基外侧地基后出现一定程度隆起;靠近路基中心桩体水平变形较小,靠近路基两侧桩体水平位移较大;粉喷桩加固可降低地基沉降,防止路基外侧地基过大隆起;粉喷桩加固对于减小路基底部两侧土体水平变形效果显著。     

换填垫层法设计思路初探

现行换填垫层法的设计思路是将换填垫层作为结构物基础的持力层，而实际在验算强度时所指的持力层是垫层下的软弱地基，理论与实际不一致。本文提出将结构基础划归结构物本身，而将换填垫层作为基础——计算基础的新概念，并介绍了某些条件下确定部分换填法垫层厚度的计算方法。     

高速公路加宽用预制管桩处理地基帽桩设计优化问题讨论

加宽高速公路中防止道路产生纵向裂缝的措施之一是在老路边坡、新路堤下设置预应力管桩,管桩的作用除可在一定程度上限制路基的水平位移外,主要承担加宽路基的竖向荷载。本文研究讨论柔性基础条件下管桩桩帽的设计、加筋垫层材料及坡桩设计计算及优化的若干问题。     

软基路堤加筋垫层与竖向加固桩作用模式数值分析

软土地基的承载力和稳定性一直是国内外重点关注的问题,但多停留在试验与理论研究和施工方法,对软土地基加固作用模式的研究较少。为研究加筋垫层与竖向加固桩作用模式,文中采用有限元软件对加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤进行数值分析。结果表明,加筋垫层与竖向加固桩复合增强软基路堤具有较高的刚度和抗剪切破坏能力,能提高软土路堤的极限承载力和限制土体侧向变形的能力,特别是对软土地基的水平位移有明显约束作用;加筋垫层与竖向加固桩可降低软基路堤沉降,提高软基路堤的稳定性。     

沉箱-垫层-桩复合基础竖向特性的细观试验

为了分析沉箱-垫层-桩复合基础的竖向受力特性,以深水桥梁桩箱基础试验模型为背景,针对3组不同级配砂石垫层,进行了桩箱基础竖向承载特性试验。通过在沉箱顶部施加竖向荷载、桩身埋设应变片、土压力计以及位移计等测试方法,并在试验过程中采用粒子图像测速(PIV)技术进行连续跟踪拍摄,得到桩身侧摩阻力、桩顶刺入量、砂石流动趋势及垫层孔隙率等变化规律,利用图像处理技术获取了土体颗粒位移场,并采用颗粒流程序PFC~(2D)对该复合基础应力传递方式和孔隙率等细观特性进行补充分析。研究结果表明:砂石垫层颗粒级配对桩顶刺入量有较大影响,由粗集料和良好级配骨料砂石构成的垫层可有效减小桩顶刺入量;沉箱下沉时,桩身中性点位置从0.4L处下移到0.7L处,同时桩顶区域孔隙率由29.2%降低至11.2%,下降幅度较为明显,表明其颗粒被挤压密实形成核心区,与数字图像处理得出的土体位移场形态相吻合;PFC~(2D)程序分析结果与室内模拟的规律较为一致,沉箱刃脚处土体孔隙率经历了先下降后升高的过程,表现出土体的剪胀特性,而桩顶处土体孔隙率值持续降低,形成桩顶核心压密区。研究成果可为深水桥梁桩箱基础设计提供参考。     

换填法和加筋法结合处理软土公路路基的仿真分析及应用研究

针对低等级公路软土路基的施工,提出换填法和加筋法相结合的路基处理方法。基于有限元软件ANSYS研究了未加筋未换填、加筋未换填和加筋换填的3种工况下软土路基的水平位移及竖向位移,研究结果表明,换填法和加筋法相结合的处理方式可以显著提高地基承载力,有效抑制沉降值。并基于有效性和经济性对砂垫层的厚度进行分析,提出了推荐的砂垫层厚度。依托云南某三级公路的软土地基施工,对有限元计算结果进行了验证,结果表明有限元仿真计算结果与实际沉降值之间差异较小,计算结果可有效指导施工。研究成果可为同类工程提供借鉴和参考。     

土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基相似模型试验

为深入研究土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一新型多元复合地基加固体系的承载力和沉降变形机理,应用量纲分析法推导了土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基模型试验的相似准则,根据相似理论设计和完成了3组具有可比性的模型试验,获得大量荷载-沉降、桩土应力比和应力分布数据。试验结果分析表明:在土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一水平向-竖向多元复合地基共同作用的加固体系中,结合了土工格室碎石垫层的水平向增强体作用和碎石桩的竖向增强体作用;土工格室碎石垫层和碎石桩复合地基相互作用,共同工作构成的荷载传递和支撑体系是其提高承载力,减少沉降和差异沉降的主要机理。     

土工织物包裹粉煤灰垫层的研究及工程中的应用(4)——上海外滩(二期)道路填方路段的工程整治(续2)

5路面结构受力变形的弹性地基梁分析 5.1概述 通常情况下,无加筋砂垫层的特点是不能承受拉应力,只能抵抗剪应力,并由此扩散应力和防止地基破坏.设置土工织物后,由于土工织物能承受拉应力,垫层土体的变形在横向受到约束,从而使垫层成为完整的连续体,不仅可更好地扩散应力和抗抵基底发生剪切破坏,而且还可以调整基底变形.监控量测成果表明通车后C-C及D-D断面上位于上下土工织物包裹层间的测点未发生相对沉降位移,显见相互间变形协调,因此似可将土工织物加筋垫层视为具有某种刚度的正交各向异性复合板.为了简化计算,以下视为计算宽度为1.0 m的弹性地基梁,并按一维问题进行分析.     

粉体喷射水泥搅拌桩在高速公路桥头软土地基处理中的应用研究

通过对粉体喷射水泥搅拌桩在浙江省高速公路桥头软土地基处理中的应用与研究 ,由对比试验 ,获得了在刚性基础条件下 ,桩身应力的传递规律与变形特征 ,以及在路堤柔性荷载作用下桩与桩间土的变形不协调性 ,揭示了在柔性荷载作用下复合地基的形成机理和设置垫层的必要性 ,经多条高速公路的施工实践 ,提出了由轻便触探与钻孔取芯对其进行质量检测与评定的控制标准     

高速列车动载下岩溶盾构隧道动力响应分析

为了更好地分析岩溶盾构隧道在高速列车荷载作用下盾构管片及地层的动力响应,利用FLAC3D有限差分软件对其进行了数值模拟。研究表明:地层竖向位移分布呈不对称状态,左侧竖向位移较小,右侧竖向位移较大,位移等值线斜向上发展。管片下部与左侧围岩竖向位移衰减较快,上部及右侧围岩竖向位移衰减较慢。行车动载引起的管片环位移响应主要发生在竖向,总体趋势为右侧比左侧大,所以管片有整体顺时针旋转趋势,下部竖向位移大于上部竖向位移,管片环发生竖向椭变。     

CFG桩网复合地基路堤施工变形影响因素的三维模拟分析

以江西某高速公路某经CFG桩网复合结构处理的深厚软基试验段为研究对象,运用FLAC3D有限差分软件,计算分析了桩长、桩间距、褥垫层厚度以及土工格栅层数等设计参数对桩网复合地基在路堤填筑时路基变形的影响。计算结果表明:路基表面变形随桩长的增大而减小,随桩间距的增大而增大,两者对路基表面变形影响程度较大;垫层厚度对路基表面水平位移影响程度较小,而对路基沉降有一定的影响;土工格栅层数对路基表面沉降影响程度较小,而对水平位移有较大影响。因此,从节约工程成本和软基加固效果综合考虑,设计参数采用桩长为21m与15m的混合桩、桩间距布置为2.0m、褥垫层厚度设为0.4m、设置一层土工格栅的加固方案更为合理。     

高速铁路CFG桩柔性载荷试验数值模拟分析

CFG桩已在高速铁路路基上大量应用,但目前评价高速铁路CFG桩复合地基承载力均按《建筑基桩检测技术规范》的方法进行。该法模拟的是刚性基础对复合地基的作用,应用到以柔性基础为主的铁路路基,其试验结果必然与实际情况存在偏差,因此文中研究了一种适合于高速铁路柔性基础作用原理的复合地基载荷试验方法,通过数值分析对比了刚性荷载和柔性载荷作用下CFG桩复合地基的桩、土应力及位移分布情况,结果证明柔性载荷试验是可行的。     

粉体喷射水泥搅拌储在高速公路桥头软土地基处理中的应用研究

通过对粉体喷射水泥搅拌桩在浙江省高速公路桥头软土地基处理中的应用与研究，由对比试验，获得了在刚性基础条件下，桩身应力的传递规律与变形特征，以及在路堤柔性荷载作用下桩与桩间土的的变形不协调性，揭示了在柔性荷载作用下复合地基的形成机理和设置垫层的必要性，经多条高速公路的施工实践，提出了由轻便触探与钻孔取芯对其进行质量检测与评定的控制标准。     

基于统一解的盾构隧道施工引起地下管线竖向位移计算

盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,当土体沉降和变形过大时,会对邻近地下管线产生危害。采用统一土体移动模型解计算盾构隧道施工引起的土体自由位移场,通过能量方法建立变分控制方程,得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法,将计算结果与刘晓强方法计算结果及实测数据进行对比,并分析土质条件、管线轴线埋深、管线材质等因素对管线竖向位移的影响。结果表明:与刘晓强方法相比,基于统一解的能量变分法计算结果与实测值更加吻合;双线盾构隧道施工引起的管线竖向位移在两隧道中轴线两侧呈不对称分布;不同土质条件对管线的竖向位移和沉降槽宽度有较大影响,而不同管线埋深、材质的影响较小。     

大跨径斜拉桥施工双悬臂状态抖振响应分析及控制

斜拉桥在施工状态时,柔性大、振动频率较低,在紊流风的作用下梁端会产生较大的竖向抖振位移,而塔的摇头运动会在塔根引起较大的纵向弯矩。该文以某三塔斜拉桥为例,根据大跨度桥梁抖振响应有限元理论,分析和比较了5种不同的风缆设置方案以及设置临时支撑桩方案的抑振效果,并提出了一种有效的抑振措施。