刚性桩-半刚性桩-土工格栅增强路基承载及影响参数

刚性桩-半刚性桩-土工格栅是加固路基工程的一种有效方法,与传统桩网结构路基相比,桩-土相互作用更为复杂。为分析其承载特性,尤其是刚性桩桩身长度、桩径、桩间距和土工加筋材料及其种类对路基沉降和桩土应力比的影响规律,研究了复合路基加固优化设计方案,开展了在静力荷载下的室内模型试验和有限元方法理论计算。研究结果表明：刚性桩和半刚性桩的承载力均主要由侧摩阻力分担,但侧摩阻力发挥程度存在一定差异;路堤上部荷载在刚性桩-半刚性桩-土工格栅加固路基中沿中心桩体向边缘桩体传递,沿路堤行车方向向路堤横断面方向扩散;桩顶平面土体沉降在横断面上呈“W”分布,刚性桩能够显著减少其桩顶位置土体沉降量;在一定范围内,增加刚性桩的桩身长度、增大桩径、减小桩间距,能够减小7.12%～35.96%的路基土体变形和路基总沉降量,并提高路堤承载能力;在路堤中设置土工加筋材料,其与碎石垫层协同工作,可协调荷载在路基中重新分配,使其内部应力分布更为均衡;与土工格栅相比,土工格室具有三维立体结构,对减小路基内部土体沉降和调节荷载传递有更好的效果。在实际工程中,应根据上部荷载和地质条件,合理设计桩身长度、桩径和桩间距,选用合适的横...     

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。     

波纹塑料套管煤矸石CFG桩复合路基承载试验

CFG桩身外侧套上内径合适的波纹塑料套管形成统一整体,能较好改善耐久性和表面受力特性,采用理想弹塑性荷载传递函数,提出了一种竖向受荷桩顶荷载与位移比计算方法。在此基础上,依托某矿区周边CFG桩工程,按照相似理论设计完成天然路基、煤矸石CFG桩复合路基、波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基、土工格栅+波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基4组模型试验,得到复合路基在加载过程中的沉降、桩土应力比、土工格栅拉应变等变化规律,初步探讨波纹塑料套管和土工格栅对CFG桩复合路基受力特点和变形规律的影响。研究结果表明：波纹塑料套管包裹桩身,能提高复合路基承载能力,降低桩土应力比和桩土荷载分担比,其中桩土应力比峰值降低29.5%,桩土身荷载分担比峰值降低7.8%,桩端阻力比与荷载呈负相关,且荷载越高,相关程度越显著;土工格栅作用于碎石垫层,桩土应力比提升幅度为10.7%～23.5%,桩土荷载分担比提升幅度为2.9%～8.4%,路基整体沉降、桩端阻力比进一步降低;随着荷载不断增加,土工格栅拉应变提升幅度越来越快,其中桩顶土工格栅拉应变最大,四桩区域中心最小,验证了土工格栅的张拉膜效应。     

柔性基础下减沉复合疏桩沉降性能研究

采用减沉复合疏桩进行软基处理能充分发挥桩间土体的承载力,有效控制工后沉降的同时节约了软基处理成本。预应力管桩作为一种常用的减沉复合疏桩,大量应用于目前高速公路桥头软基处理中。其沉降计算多采用复合模量法,无法准确反映路堤荷载下该桩型的承载机理,计算值与实测值存在较大差别。基于Mindlin应力解,得出了环形桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法;得出了沿桩身三角形分布、沿桩周均匀分布侧摩阻力作用在地基内部时任意点土中竖向附加应力系数的数值计算方法。在此基础上建立了考虑桩身压缩量和实际截面形状的预应力管桩单桩沉降计算方法,进而建立了路堤荷载下预应力管桩复合地基的沉降计算方法。通过现场实测沉降数据验证了该方法的合理性。     

带受力盘塑料套管桩受力机理研究

为研究带受力盘塑料套管混凝土桩(带受力盘TC桩)的受力机理,分析其承载力特性,通过现场试验以及室内模型槽试验,对不同桩长的带受力盘TC桩以及回土程度不同的带受力盘TC桩模型进行了试验。试验结果表明,带受力盘TC桩承载力优于普通TC桩。     

软土路基加宽的有限元分析

通过有限元分析了加宽荷载作用下软土地基的变形特性.结果表明:在新路堤作用下,地基产生附加沉降,采用CFG桩处理地基,能有效减小路基的附加沉降量以及新老路堤下路基的差异沉降;老路堤下的附加侧向位移矢量方向指向路堤内部,而新路堤下的侧向位移矢量方向指向路堤外侧;随着加宽宽度的增大,差异沉降在增大,附加沉降量的绝对值也在增大;老路堤坡面下地基处理范围增大,能有效地减小附加沉降值与差异沉降值.     

人工挖孔支盘灌注桩与扩底灌注桩承载试验对比研究

结合新济公路虎岭至邵原段试桩的静载试验,对比研究了扩底桩与支盘桩承载特性区别,包括桩身轴力、桩端阻力、桩侧摩阻力,并讨论了支盘承担荷载情况。试验对比研究结果表明:相比支盘桩,扩底桩的承载力高、沉降小;由于支盘的存在,支盘桩和扩底桩的桩身轴力及侧摩阻力的发挥性状不相同;支盘的承载特性发挥表现出时序性;扩底桩的桩端阻力较支盘桩高,而荷载沉降曲线表明,试桩表现出了摩擦桩、端承桩的性质。     

水泥砂浆桩处理某高速铁路软基沉降变形分析

高速铁路对路基工后沉降提出了严格的要求,某高速铁路路基段存在大范围软土地基,采用水泥砂浆桩进行地基加固处理。通过对地基处理后一年多的路基沉降变形观测分析及预测表明:各观测点的沉降量-时间曲线均已经收敛,路堤荷载作用下路基面沉降已经稳定,沉降板预测最大工后沉降ΔS'为4.8mm,路基面观测桩双曲线法预测路基面最大残余沉降为2.3mm,沉降完成比例St/S∞最小为92.4%,均满足高速铁路沉降控制标准。因此,水泥砂浆桩处理高速铁路软土地基是可行的,可以在较短时间内满足工后沉降的要求。     

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。     

柔性桩承式加筋路堤荷载传递的改进

在文献[1]的基础上,考虑了柔性桩承式加筋路堤中加筋体上下摩阻力,然后对柔性桩承式加筋路堤的荷载传递的理论分析进行了改进,最后得到了桩土应力比和桩土差异沉降的计算式。本文理论计算值与工程实例实测值对应很好,且网上网下桩土应力比能反映出加筋垫层网材的拉膜效应作用。因此,本研究能为柔性桩承式加筋路堤的设计及施工提供一定的参考。     

路堤荷载下碎石桩复合地基的有限元分析

根据碎石料的变形特点和路堤荷载下碎石桩复合地基的受力特性，将碎石桩复合地基概化为纵向上均质、横向上非均质的平面应变受力体，以能量原理为基础，推导了桩土单元均质化的弹性矩阵，编制了相应的有限元计算程序，并将其运用于某高速公路路堤填土荷载下碎石桩复合地基的沉降分析。研究结果表明，对路基延长方向的桩土单元进行均质化处理，而横截面方向仍按桩、土分别处理，可大大减少计算工作量，又能保证计算精度。     

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。     

基于光纤传感技术的管桩受力特性离心模型试验研究

为研究拓宽路基中管桩贯入过程以及承载阶段受力特性,进行了管桩复合地基拓宽路基的离心模型试验。在离心场下利用机械手装置实现了管桩的模拟压入过程,利用光纤光栅传感器对桩身应变进行了监测,揭示了桩端阻力及桩侧摩阻力的发展规律。研究结果表明,在管桩压入过程中桩侧摩阻力随着贯入深度的增加而快速线性增加,压入深度超过7倍桩径后基本不再增加;在路基运营阶段,桩身轴力沿深度先增大,在桩身1/4深度处达到峰值后逐渐减小,呈三角形分布;在拓宽路基荷载作用下,管桩刺入褥垫层导致桩上部1/5范围内桩身承受负摩阻力,桩下部4/5范围内桩身承受正摩阻力。     

路堤荷载下刚性桩复合地基加固沉降简化计算

考虑桩土位移协调条件,利用弹性理论和对边界条件的讨论,推导出计算路堤荷载作用下,刚性桩复合地基加固区沉降计算的简化公式,同时得到桩、桩周土中竖向应力和桩侧摩阻力的表达式。算例表明,该方法运算简便,满足精度要求。     

京石客专路基声屏障桩基础受力特性试验研究

用现场静载试验的方法,利用预埋钢筋计和土压力盒,进行了高速铁路路基声屏障桩基础在竖向荷载作用下的桩身应力和桩底反力的测试。重点分析声屏障桩基础在荷载作用下的沉降量和桩身内力。结果表明:对于声屏障的桩基础,采用试验时的桩长、桩径和桩身混凝土,桩基的承载力很大,桩顶荷载主要由桩周土的侧摩阻力来承担,并分析了此类桩基础承载力的影响因素,为今后进一步改进声屏障桩基础的设计提供了可供参考的试验数据和经验积累。     

粉喷桩加固软土复合路基受力特性试验研究

对杭州绕城高速公路(北线)进行了路堤荷载下粉喷桩加固软基现场试验研究,以期对软土复合路基的桩土应力比及桩身应力加深认识.     

塑料套管混凝土桩单桩承载特性研究

为研究塑料套管混凝土桩（TC桩）的承载特性,采用室内试验研究外设塑料套管对桩体竖向抗压强度的影响;结合现场试验,对不同桩尖类型的桩体进行了静载和荷载传递试验,分析不同桩尖类型的TC桩单桩承载能力和桩身轴力、侧摩阻力及端阻力的变化规律。建立了TC桩单桩沉降和侧摩阻力的简化计算方法,并与现场实测数据进行了对比。试验结果和理论分析结果表明：外设的塑料套管可提高桩身混凝土的竖向抗压强度约23%～38%;桩尖直径为26cm圆形桩尖的单桩静载试验的极限承载力最大,其次是30cm圆形桩尖、方形桩尖、十字形桩尖;侧摩阻力沿桩深呈两头小中间大的态势,最大侧摩阻力发生在2/5～4/5桩深范围内;所得的理论值与实测值相吻合。     

基于荷载传递法塑料套管混凝土桩荷载—沉降分析

桩的荷载—沉降曲线是研究桩的受力机理的重要途径之一,通过数值分析方法来研究TC桩荷载传递规律。假定一个典型桩并确定求解所需的基本参数,再对所讨论的参数赋予不同的值进行分析。利用FORTRAN编制的程序求解荷载—沉降曲线、桩身的轴力分布以及摩阻力的发挥。通过与现场试验桩所做静载试验所得Q-s相比可以得出,在桩身质量有保证、土体及时回挤、部分土体抗力已发挥的情况下,在TC桩的应用桩长范围内,无需对TC小直径桩的长细比做出限制。     

浅议桩承式加筋路堤的加固数值分析

新拓宽路基因新路堤自重应力产生不均匀沉降,从而导致路面开裂,和其它路基处理方法相比,桩承式加筋路堤具有施工工期短、对老路影响小等优点。通过有限差分软件,分析拓宽工程中桩承式加筋路堤在不同土工格室厚度、模量的情况下,对拓宽路基沉降及侧向变形的影响规律,总结出较为经济的土工格室参数,以对相关工程的建设提供一定的借鉴和参考。     

土工袋装砂石桩复合路基的理论研究和数值模拟分析

针对土工袋装砂石桩复合路基,通过有限元分析方法研究了路堤长期堆载下袋体包裹长度、土工袋刚度以及置换率对复合路基的性状影响。数值计算结果表明:与普通砂石桩相比,袋装砂石桩复合路基的桩土应力比显著提高,土体沉降变形明显减少,桩身鼓胀变形得到有效限制;在一定范围内增加袋体刚度能有效提升复合路基承载性能;荷载较小时,增加袋体包裹长度对桩土应力比及沉降的影响并不明显,随着路堤高度增加,需全长包裹以减少桩体沉降;增大置换率一方面有利于减少桩体沉降,而另一方面将减少桩体的有效利用率。基于单元体模型,推导了袋装砂石桩的变形和应力的弹性解析解,并通过有限元分析方法对理论解进行验证,得到较好的吻合度。